Polacy wiedzą, jak lepiej rozpoznawać bakterie dzięki wirusom

Z ostatniej chwili

Przeczytaj również

Reklama

Pogoda

Nasze społeczności

Reklama

My na Pinterest

...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
More Pins »
Polacy wiedzą, jak lepiej rozpoznawać bakterie dzięki wirusom
Posted by

Polacy wiedzą, jak lepiej rozpoznawać bakterie dzięki wirusom

Bakteriofagi – wirusy atakujące bakterie – bywają wybredne

 

To, czy przejdą do ataku, zależy od tego, z jaką bakterią się zetkną. Fakt ten można wykorzystać do rozpoznawania konkretnych gatunków bakterii. Naukowcy z Warszawy odkryli, jak zwiększyć wydajność biosensorów z warstwami bakteriofagów.

W przyszłości skutecznym sposobem na wykrycie bakterii określonego gatunku może być bioczujnik z warstwą bakteriofagów. Czułość obecnych sensorów z bakteriofagami, czyli wirusami atakującymi bakterie, jest jednak daleka od ideału. Na łamach czasopisma „Sensors and Actuators B: Chemical” naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie zaprezentowali metodę tworzenia warstw bakteriofagów, która znacząco podnosi wydajność detekcji. O badaniach poinformował Instytut w przesłanym PAP komunikacie.

Osiągnięcie, finansowane z grantów SONATA i MAESTRO Narodowego Centrum Nauki, otwiera drogę do produkcji tanich biosensorów, zdolnych szybko i pewnie wykrywać konkretne gatunki bakterii.

Zbyt późne wykrycie i identyfikacja bakterii były – i, niestety, wciąż są – przyczynami niejednej tragedii. Brak pewnych i szybkich testów medycznych powoduje, że nawet dziś lekarze dopiero po kilkudziesięciu godzinach dowiadują się, jaki gatunek sieje spustoszenie w organizmie hospitalizowanego pacjenta. W rezultacie zamiast podać na wczesnym etapie choroby optymalny antybiotyk, muszą zgadywać. I nierzadko pudłują, z fatalnym dla chorego skutkiem.

„Zakażenia szpitalne, na które w samych Stanach Zjednoczonych umiera każdego roku 100 tys. osób, to tylko część problemów wynikających z braku dobrych metod wykrywania niepożądanych bakterii. Nie mniej istotne są zakażenia przemysłowe. Nikt przecież nie ma ochoty sprzedawać – ani tym bardziej kupować – na przykład soczku marchwiowego z dodatkiem niebezpiecznych bakterii powodujących dur brzuszny czy posocznicę. Takie przypadki jednak wciąż się zdarzają” – mówi dr Jan Paczesny z IChF PAN.

Od pewnego czasu podejmuje się próby budowy czujników wykrywających bakterie, w których kluczową rolę odgrywają bakteriofagi. Pojedynczy bakteriofag, długości około 200 nanometrów, składa się z główki (kapsydu) zawierającej DNA lub RNA, oraz ogonka, przez którą materiał genetyczny jest wstrzykiwany do wnętrza bakterii. Ujście ogonka jest otoczone włókienkami – receptorami. Wykrywają one obecność bakterii i rozpoznają ich gatunek. Bakteriofag nie może bowiem ryzykować: jego materiał genetyczny musi trafić do wnętrza tylko tych bakterii, które dysponują odpowiednio dopasowaną maszynerią genetyczną. Gdyby bakteriofag się pomylił i wstrzelił swój kod genetyczny do niewłaściwej bakterii, nie mógłby zostać powielony.

Specyficzna budowa bakteriofagów powoduje, że po osadzeniu na powierzchni są ułożone losowo. Większość z nich nie dość skutecznie rozpoznaje receptorami bakterie. W rezultacie tylko nieliczne bakteriofagi w warstwie detekcyjnej obecnych biosensorów mogły pełnić swoją rolę. Fakt ten znacznie redukował czułość urządzeń.

„Główki bakteriofagów są naładowane elektrycznie ujemnie, podczas gdy włókienka penetrujące otoczenie – dodatnio. Bakteriofag jest więc tworem spolaryzowanym elektrycznie. To podsunęło nam pomysł >>zdyscyplinowania<< bakteriofagów za pomocą pola elektrycznego” – mówi doktorantka Kinga Matuła z IChF PAN. Pewnym utrudnieniem było to, że bakteriofagi lubią roztwory o dużym zasoleniu. W trakcie eksperymentów warszawscy naukowcy, kierowani przez prof. Roberta Hołysta, używali odpowiednio dobranego stałego pola elektrycznego. Bakteriofagi osadzano na starannie skonstruowanym podłożu szklanym, pokrytym najpierw tytanem, a następnie złotem. Tytan pełnił rolę kleju wiążącego złoto ze szkłem, podczas gdy samo złoto było główną „przynętą”, z którą wiązały się bakteriofagi. Niestety, nie tylko bakteriofagi lubią złoto, bakterie również. Aby zapobiec wiązaniu się przypadkowych bakterii z warstwą złota, puste miejsca między osadzonymi bakteriofagami pokrywano neutralnym białkiem (kazeiną). Do budowy nowej warstwy detekcyjnej użyto w IChF PAN bakteriofagów T4, atakujących bakterie Escherichia coli. Bakteriofagi do badań przygotował zespół prof. UG dr hab. Marcina Łosia z Wydziału Biologii Uniwersytetu Gdańskiego. „Praktycznie wszystkie bakteriofagi w naszych warstwach detekcyjnych stoją na powierzchni podłoża, mogą więc swobodnie rozkładać swoje receptory. Sytuacja przypomina nieco widoki z koncertów rockowych, gdzie fani często całą grupą unoszą ręce wysoko nad głowy i radośnie falują nimi na wszystkie strony. Mamy wrażenie, że nasze fagi mogą być nawet bardziej >>szczęśliwe<<, bo staramy się ich nadmiernie nie zagęszczać. Receptory sąsiadów nie powinny przecież sobie przeszkadzać” – mówi z uśmiechem prof. Hołyst.

Staranne testy laboratoryjne pozwoliły ustalić, że warstwy z bakteriofagami, wytworzone metodą opracowaną w IChF PAN, wyłapują nawet czterokrotnie więcej bakterii od dotychczasowych warstw. W rezultacie ich czułość jest zbliżona do najlepszych biosensorów wykorzystujących inne, bardziej czasochłonne i droższe metody detekcji bakterii.

Opracowana w Warszawie metoda produkcji warstw z uporządkowanymi bakteriofagami ma szereg zalet. Metoda jest przy tym szybka i uniwersalna: można ją zastosować nie tylko do bakteriofagów, ale także do innych cząsteczek spolaryzowanych elektrycznie.

Źródło: PAP Nauka w Polsce | www.naukawpolsce.pap.pl
Fot: freeimages.com

3 0 737 17 grudnia, 2015 News, Zdrowie 17 grudnia, 2015

Dodaj komentarz

Reklama

Przelicz waluty

My na Twitterze

Reklama

Nasi fani na Facebooku

Reklama

Video

Wszelkie prawa zastrzeżone. Prawa do powielania, używania i publikacji zawartości strony internetowej http://www.WirtualnaFinlandia.pl lub jej części podlegają przepisom ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych z dnia 04.02.1994 r. ( Dz. U. Nr 24, poz. 83 z późn. zm.). Wszystkie znaki towarowe zostały użyte tylko w celach informacyjnych i należą do ich właścicieli.