Американские исследователи развили новый сильный метод микроскопии и использовали его, чтобы показать белковое уничтожение бактерий в режиме реального времени, таким образом показываясмертельные работы антимикробных пептидов (АТФ), естественные белки, которые ученые преследуют как новый подход к лечению бактериальногоинфекции.Во главе с Массачусетским технологическим институтом (MIT) профессор Анджела Белкэр исследователи изменили существующую технологию, названную быстродействующейатомная микроскопия силы (AFM), чтобы позволить им видеть начало бактериального некроза клеток, вызванного АТФ в режиме реального времени, на клетке основанием клетки.
Они имеютнаписанный об их работе в газете издается в онлайновом выпуске 14 марта Нанотехнологий Природы.В течение прошлых двадцати лет ученые искали способ лечить бактериальные инфекции, заставляя естественно происходящие АТФ убить их. Большинство
АТФ убивают бактерии путем ударов кулаком отверстий в их клеточные мембраны, таким образом разрушения тонкого равновесия, которое они поддерживают между собой и ихсреда. Другие АТФ уничтожают бактерии путем проникновения внутрь них и вмешательства в их внутреннее клеточное машинное оборудование.
Был большой интерес к разрабатыванию основанных на АТФ лекарств, чтобы заменить антибиотики, но пока еще ни один не был одобрен для рынка.Платок, кто профессор MIT Germeshausen Материаловедения и Технической и Биотехники и члена MIT КохИнститут Интегральных Исследований рака, сказанных прессу, которую новый тип быстродействующей атомной микроскопии силы (AFM) мог помочь усовершенствоватьметод использования АТФ, чтобы убить бактерии, и также помочь лучше пониманию того, как клетки отвечают на вирусные инфекции и другие препараты.
Одна область, которая могла быть жизненно важной, должна понять, как бактерии становятся устойчивыми к АТФ (пока несколько лет назад ученые не думали, что они не могли, но недавнийисследование показало, что они могут).Пол Хэнсма, преподаватель физики в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB), работал над AFM в течение 20 лет.
Он не былвовлеченный в исследование и предложенный новый метод мог использоваться, чтобы изучить некроз клеток у млекопитающих, например видеть то, что происходит когда невроцитыумрите в пациентах, страдающих болезнью Альцгеймера.«Эта бумага является очень значительным шагом вперед в современном отображении клеточных процессов», сказал Хэнсма.Победите автора доктора Георга Фантнера, постдокторский партнер в лаборатории Платка, работавший над быстродействующим AFM в UCSB, принес свой опытк MIT.
В то время как он и другие ученые развили новые быстродействующие методы AFM, они не оптимизировали их, чтобы изучить живые клетки: это тогдастал новым центром команды MIT.Изобретенный в 1986, AFM является типом просмотра тестовой микроскопии (SPM), ряд связанных технологий для отображения и измеряющихся поверхностей вниз куровень молекул и группы атомов. Электронная микроскопия также работает в этом масштабе, но это требует вакуума, таким образом, Вы не можете использовать его с проживаниемобразцы.В центре AFM механическая технология, «чувствующая» поверхность, которая будет исследована с чрезвычайно острым наконечником (радиус на 3 – 50 миллимикроновискривление), который установлен на гибкой консоли так наконечник, может следовать за контурами поверхности.
Поскольку наконечник преодолевает поверхность исследуемого объекта, это переносит различные силы взаимодействия с поверхностью, влияющиедвижение консоли. Эти крошечные движения питаются отборные датчики и могут использоваться в качестве основания для наблюдения формы и исследования другойсвойства поверхности.Однако обычная технология AFM занимает несколько минут, чтобы произвести одно изображение, делая его неподходящим для рассмотрения серии событий впоследовательность.
Для этого исследования исследователи MIT использовали консоль, которая была приблизительно в 1,000 раз меньшей, чем тот, используемый в coventional AFM. Это позволило им кувеличьте скорость отображения, не вредя бактериям. Другой фактор, помогший поддержать бактерии, был то, что они выполнили измеренияв жидкости.При помощи нового AFM создает команду MIT, смог взять изображения каждые 13 секунд в течение нескольких минут, в то время как они посмотрели на бактерии, отнесся
АТФ под названием CM15.Они написали что:«Увеличенное решение времени (13 с за изображение) позволяет характеристику начальных стадий действия антимикробного пептида CM15 наотдельные клетки Кишечной палочки с нанометровым решением."
Они нашли, что вызванный АТФ некроз клеток, казалось, произошел на двух сценах: короткий инкубационный период, сопровождаемый «более быстрой фазой выполнения».То, что удивило их, было то, что инкубационная фаза взяла что-либо с 13 до 80 секунд, чтобы закончить.Соавтор Роберто Барберо, аспирант в команде MIT, сказал прессу что:«Не все клетки начали умирать в то же самое время, даже при том, что они были генетически идентичны и были подвергнуты пептида в том жевремя."Товарищество Эрвина-Шродинджера, Национальные Институты Здоровья, армейское Исследовательское управление и австрийское Агентство по Продвижению Исследования предоставили средствадля исследования.
«Кинетика антимикробной активности пептида измерилась на отдельных бактериальных клетках с помощью быстродействующей атомной микроскопии силы».Георг Э. Фантнер, Роберто Х. Барберо, Дэвид С. Gray & Angela M. Платок.Природа
Нанотехнологии, Изданные онлайн: 14 марта 2010.DOI:10.1038/nnano.2010.29
Источник: MIT, веб-сайт SPM.