Учёные используют эффект Доплера для изучения внутренней среды клеток
Команда из Университета Пердью адаптировала технологию, аналогичную доплеровскому радару, для наблюдения за процессами внутри живых клеток. Новый метод позволяет в реальном времени отслеживать метаболическую активность клеток и выявлять патогены без необходимости длительного культивирования.
Суть метода
Исследователи использовали иммортализованные клеточные линии (клетки-"сентинелы") и подвергли их воздействию известных патогенов — сальмонеллы и E. coli. С помощью эффекта Доплера они наблюдали, как клетки реагируют на вторжение. Этот подход, названный биодинамическим анализом, был адаптирован из более ранней работы команды по изучению раковых клеток.
- Принцип работы: Если клетка не патогенна, доплеровский сигнал от тканей-сентинелов не меняется. Если патогенна — сигнал изменяется значительно. Это позволяет быстро отличить вредные микроорганизмы от безвредных.
Практическое применение
Быстрое выявление патогенов: Метод применим для анализа неизвестных микробов из пищевых продуктов, источников воды или других сред. Он даёт прямое указание на патогенность, после чего можно использовать другие методы для точной идентификации.
Борьба с антибиотикорезистентностью: Технология позволяет напрямую и быстро определить, к какому антибиотику чувствительны бактерии, что критически важно, например, при лечении бактериального сепсиса.
- Традиционный подход: Культивирование тканей пациента и подбор антибиотика занимает 8–10 часов.
- Новый подход: Образцы бактерий пациента помещаются в массив крошечных чашек Петри с тканями-сентинелами, и каждая обрабатывается разным антибиотиком. С помощью доплеровского метода можно быстро обнаружить образцы, в которых происходят драматические метаболические изменения, указывающие на гибель бактерий. Это занимает менее половины времени от традиционного метода.
"Когда мы лечим антибиотиками, бактериям не нужно много размножаться, чтобы начать влиять на ткани-сентинелы, — объяснил Дэвид Нолте. — Их всё ещё слишком мало, чтобы увидеть или измерить напрямую, но они начинают влиять на поведение тканей, что мы можем обнаружить с помощью Доплера".
Перспективы и дальнейшие шаги
Исследователи уже запатентовали технологию. В планах — изучить, будет ли метод работать с образцами, подвергшимися воздействию неживых патогенных клеток или высушенных спор, а также протестировать его для диагностики и лечения вирусного сепсиса.