Ny undersøgelse afslører, hvordan E. coli-celler unddrager sig antibakteriel behandling

Dannelsen af ​​persister er et vigtigt træk ved bakterier som Escherichia coli (E. coli). Disse skadelige celler, som er i stand til at gå i dvale, er meget modstandsdygtige over for antimikrobielle behandlinger og tegner sig for forskellige tilbagevendende kroniske infektioner med almindelige symptomer såsom svære mavesmerter, opkastning og blodig diarré.

Dannelse af persisterceller menes at være en af ​​de vigtigste strategier for bakterier som E. coli til overlevelse under lægemiddelbehandling og barske forhold. Men lidt er kendt om, hvordan de dannes og fungerer, primært på grund af tekniske begrænsninger i tidligere undersøgelser.

I et nyligt papir offentliggjort i Grænser i mikrobiologi den 4. august har forskere brugt en teknik kaldet "Raman-spektroskopi" til at identificere de vigtigste egenskaber ved E. coli-persisterceller.

"I øjeblikket omhandler størstedelen af ​​arbejdet persister på hele befolkningsniveau," sagde Dr. Wang Chuan fra The University of Hong Kong. "Der er to væsentlige forbedringer i vores undersøgelse. For det første analyseres de biokemiske syntetiske og metaboliske aktiviteter af E. coli persisterceller på basis af deres molekylære mængde, i stedet for blot at observere delehastigheden og/eller væksttilstanden. For det andet er vores observationer stammer fra undersøgelser på enkeltceller i stedet for det 'gennemsnitlige' niveau for hele populationen af ​​bakterielle persister." Dette fokus på individuelle celler har vist sig at være vigtigt for at forstå, hvordan persistercellerne fungerer.

Den teknik, som forskere har anvendt til at forstå persistercellerne, er Raman-spektroskopi. Det er en velkendt metode til lysbaseret kemisk analyse. Lyset ophidser prøven ved at skabe en vibration. Den vibration kan læses og fortolkes præcist. Raman-spektroskopiresultater beskrives ofte som et "fingeraftryk" af molekylerne inde i cellerne. Gennem Raman-spektroskopiteknikken er forskerne i stand til at skabe en profil af persistercellerne, som kan bruges til efterfølgende at identificere lignende celler.

Traditionelt er persisterceller blevet anset for at eksistere i en hvilende tilstand, da de ikke vokser, mens de udsættes for stress som en antimikrobiel behandling. Forskere finder dog, at den metaboliske aktivitet af E. coli persistercellerne er betydeligt højere end referencestammerne af E. coli. "Denne vigtige nye opdagelse antyder, at persisterceller forbliver aktive selv i deres sovende tilstand, og dette kan være en af ​​de afgørende måder, hvorpå de er i stand til at overleve en højdosis antimikrobiel behandling," sagde prof. Jin Lijian fra University of Hong Kong.

"Baseret på den avancerede Raman-spektroskopiteknologi har vores undersøgelse for første gang vurderet de relative niveauer af biokemisk syntese i E. coli persisterceller under deres dannelse og genoplivning, hvilket indikerer, at disse persisterceller kan udvikle iboende strategier via nedregulering af replikationshastigheden, mens de at forbedre biosyntesen for overlevelse og efterfølgende genopretning," sagde Chen Rongze, medførsteforfatter af papiret og en doktorgradsstuderende fra Single-Cell Center, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) fra det kinesiske videnskabsakademi.

Det er vigtigt, at denne nye undersøgelse yderligere afslører den metaboliske aktivitet af E. coli persister under forskellige betingelser og et øget niveau af deres metaboliske aktiviteter sammenlignet med referencestammerne af E. coli.

Forskerne håber, at de nuværende resultater kan føre til yderligere opdagelser i den nærmeste fremtid. "Vi har faktisk udviklet et nyt instrument kaldet CAST-R (Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometri) til at identificere og karakterisere persisterne, så undersøgelserne kan udvides til andre patogener og i sidste ende anvendes i klinikker ved at afsløre mekanismerne for mikrobiel patogenicitet for at udvikle nye, personlige terapeutiske strategier og tilgange," sagde prof. Xu Jian ved Single-Cell Center, som var med til at lede undersøgelsen. + Udforsk yderligere

Unormal vækst af bakterieceller kan være forbundet med antimikrobiel resistens