Разделение бактерий по форме: Простая технология для сортировки E. coli

Ученые из Научно-технологического института Нара (NAIST) осуществили разделение бактерий Escherichia coli (E. coli) по форме с использованием вязкоупругой жидкости в микрофлюидных каналах. Эта система "лаборатория на чипе" может помочь сделать научные эксперименты более воспроизводимыми, а также обеспечить более точную оценку тяжести бактериальных инфекций на основе образцов пациентов.

Разделение крошечных бактерий по форме — важный, но сложный этап для научных и клинических приложений. То, находится ли бактерия E. coli в круглой или удлиненной конфигурации, может указывать на состояние ее биологической функции. Возможность подготовки гомогенных популяций с однородной формой может помочь повысить воспроизводимость экспериментов. Кроме того, сортировка образцов на субпопуляции по форме может помочь в диагностике здоровья пациента или оценке загрязнения окружающей среды. Однако реализовать это, особенно в практических масштабах, было трудно.

Исследователям из NAIST удалось разделить обработанные лекарством бактерии E. coli, используя микрофлюидный канал с полиэтиленоксидом (PEO) — вязкоупругой жидкостью. Удлинение бактерий, измеряемое соотношением сторон (aspect ratio), варьировалось от 1.0 (сферическая) до 5.5 (палочковидная). Микроканалы из полидиметилсилоксана были созданы методом фотолитографии. PEO, обладающий одновременно высокой вязкостью и упругостью, заставили течь вдоль краев расширяющейся V-образной камеры. Удлиненная бактерия следовала этому потоку и собиралась у краев устройства.

"Форма бактерии E. coli меняется в зависимости от ее поведения прикрепления, подвижности, расселения, хищничества и дифференцировки", — объясняет автор Яликун Яксиэр.

Палочковидная конфигурация более эффективна для плавания, а сферическая форма может помогать формировать сообщества. Эти изменения являются важными вехами в развитии болезни и указывают, плавают ли бактерии свободно или образуют сообщества.

"Эта технология позволит проводить последующие геномные эксперименты на разделенных популяциях E. coli, чтобы определить связь между формой клетки, устойчивостью к антибиотикам и функцией генов", — говорит автор Йоичиро Хосокава.

Команда надеется, что разработанная ими микрофлюидная платформа будет принята научным сообществом для различных применений в областях микробиологии, молекулярной биологии и биомедицины. Их исследование опубликовано в журнале Lab on a Chip.