Исследователи раскрыли поведение редких клеток, избегающих антибиотиков, "притворяясь мёртвыми"

Исследователи разработали новую микрофлюидную платформу для отслеживания очень редкого типа клеток, способных выживать после обработки антибиотиками. Результаты важны для микробиологов, изучающих клеточный контроль физиологии бактерий, и для учёных, стремящихся противостоять растущей угрозе устойчивых к антибиотикам бактерий, которые могут приводить к неизлечимым инфекциям.

"Персистирующие клетки" — это очень небольшая субпопуляция клеток, которые выживают при обработке антибиотиками, оставаясь в спящем состоянии, а затем возобновляют рост после удаления антибиотика. Эти клетки транзиторны, поэтому их сложнее изучать, и у них нет генетических изменений, а значит, их нельзя идентифицировать с помощью секвенирования.

Поскольку эти "персистирующие клетки" редки и транзиторны, необходима платформа для долговременной визуализации клеток с достаточно высокой пропускной способностью. Теперь исследователи из Кембриджского университета, Гарвардской медицинской школы и Гарвардского университета разработали платформу, предназначенную для отслеживания более 100 000 отдельных бактериальных клеток на протяжении сотен поколений, пока они проходят через циклы "пир-голод". Используется массив из сотен тысяч ловушек, чтобы удерживать отдельные клетки иммобилизованными, при этом в них поступает содержимое из растущей культуры — E. coli (Escherichia coli), обычно обнаруживаемой в кишечнике, и Bacillus subtilis, часто встречающейся в почве. Высокоразрешающий микроскоп быстро сканирует каждую клетку и отслеживает её судьбу с течением времени. Результаты опубликованы в журнале Nature Microbiology.

"Наша микрофлюидная платформа позволяет нам с высокой точностью и контролем отслеживать клеточные линии вдоль кривой роста, что даёт возможность больше узнать о том, как бактерии процветают и выживают в сложных изменяющихся средах", — сказал соавтор работы доктор Сомен Бакши, преподаватель синтетической биологии на инженерном факультете Кембриджского университета. "Мы считаем, что именно эта способность отслеживать рост, гибель и паттерны экспрессии отдельных клеток с течением времени в плотных, сложных и меняющихся культурах — потенциально содержащих целые экосистемы — может быть преобразующей во многих областях микробиологии.

"Теперь мы можем изучать, как клетки меняют свой размер и содержимое, чтобы не только адаптироваться к текущим обстоятельствам, но и подготовиться к непредвиденному будущему. Более того, наше исследование показывает, как эти клетки решают не 'просыпаться' при пополнении запасов пищи и вместо этого остаются в спящем состоянии, чтобы пережить лечение антибиотиками.

"Эти эксперименты раскрывают захватывающий калейдоскоп физиологических палитр клеток в меняющихся условиях и дают ключи к пониманию того, как разнообразие судьбоносных исходов отдельных клеток может иметь важные преимущества для судьбы всей клеточной популяции. Изучение 'персистирующих клеток' — резервуара для появления устойчивых к антибиотикам клеток — может быть полезным первым шагом в разработке стратегий лечения".