Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Микробиолог из Чикаго провёл эксперимент: клал еду на пол на 5, 10, 30 и 60 секунд, а потом проверял, сколько микробов на ней осталось. Бактерии попадают на пищу моментально и размножаются активно, независимо от времени.
Чем мельче проблема, тем хитрее её решение. Изучение микроорганизмов и работа с ними сопряжена с рядом трудностей. Начиная с того, что без специальных приборов вы не углядите свой объект напрямую, и заканчивая тем, что организм из одной клетки меняется настолько стремительно и эволюционирует в масштабах культуры настолько сильно, что порой культуры с разницей в день и один пересев по свойствам имеют различий больше, чем два разных вида.
Особенно важно, если вы работаете с чем-то, ранее малоизученным или продуцентом "в работе".
Продуцентом называют организм (микроб или макрообъект), который производит какие-то полезные вещества или сам является частью такого вещества. Например, молочно-кислые культуры или лактобактерии в таблетках – это продуценты. Аспергиллус Нигер, производящий лимонную кислоту на заводе, это продуцент. Дрожжи в хлебе, квасе и пиве – тоже продуценты
Но я работаю с продуцентом другого рода – с бактериями, относящимися к виду Bacillus subtilis, знакомой и родной сенной палочкой, разные штаммы которой давно используют в препаратах для защиты растений. Как выяснилось в последних исследованиях, значительная часть известных человеку свободноживущих бацилл из разных уголков мира относится к сенным палочкам. Даже сильно различающиеся по свойствам и внешнему виду колоний. Как же это выяснилось? Всё дело в том, что в биологии с конца прошлого века наступила эпоха молекулярки. Человечество достаточно развило свои технологии, чтобы залезть под кожу каждой твари и изучить её не только внешне, визуально и на ощупь, но и доковыряться до самой сути жизни – до первичной структуры молекул белков и ДНК. И тут встаёт проблема: белки могут быть сходны у животных не только одного вида, но и разных конвергентных (независимо эволюционировавших в сходные формы) таксонов. Думаю, многие слышали, что мыши являются одним из модельных организмов для изучения мозга, и причина этому как раз в том, что у человека и мышей сходство в иммунитете мозга больше, чем у людей и собак (с обезьянами сходства больше, но и этических вопросов общество задаст больше).
При этом один и тот же вид в разных условиях или поколениях производит разный набор белков и даже разные версии белка. Так, отнесенные ранее к разным видам по внешнему строению, сезонам развития и составу белков грибы Bipolaris sorokiniana и Cochliobulus sativus оказались генетически одним и тем же видом, но разных поколений. Примерно то же случилось и с водорослями, и с бактериями.
Так вот, изучение генетической структуры теперь стало необходимой частью любого серьёзного исследования, без которой его не примут на рассмотрение методической комиссии и в больших изданиях. И моя работа исключением не стала.
Хотя полокусный анализ я провести не могу (хотя бы из-за времени и стоимости работ, у меня много полевых и лабораторных испытаний), провести примерную оценку гетерогенности вполне в силах нашей лабы.
Гетерогенность – это степень "разброса" генетических отличий в популяции. Другими словами, насколько популяция разнообразная и генетически стабильна. Особенно это важно в случаях как мой – я получала дочерние изоляты из природного, и они оказались очень разными по свойствам: одни хорошо подавляли рост плесневых грибов, другие уничтожали фитопатогенные бактерии, третьи были средними по обоим показателям, но хорошо росли и держались больше двух недель, не погибая. Учитывая, что это все было получено из одной капли исходной культуры с титром 10^8 колониеобразующих единиц на миллилитр, это очень большая разница. Поэтому и встал вопрос о необходимости проверки. Выбор пал на доступный и относительно простой анализ за авторством одного из совмещающих сотрудников нашей лабы.
Но перед этим сначала нужно извлечь ДНК для изучения. (есть, конечно, методы "засунь в каропку, она все сама сделает", но нам они не доступны)
Для этого надо наработать культуру, то есть, вырастить её побольше. Но изоляты, с которыми работаю я, растут слишком быстро, и стандартные 3е суток это слишком много – за это время на жидкой среде бациллы успевают уйти в споры, и достать оттуда суперспиралезованную ДНК почти нереально. Поэтому мне приходится сеять их на 14-16 часов, чтобы успеть снять, отстоять, перелить в пенициллиновые флакончики и довезти до соседнего института раньше, чем они наедятся и уснут. На фотографии вы можете видеть колбы возрастом в 16 часов – готова поспорить, плотное белесое кольцо наросших бактерий вас удивило.
Далее жижу надо отцентрифугировать, чтобы отделить клетки от продуктов жизнедеятельности и ферментированной среды. После чего аккуратно растворить клеточную стенку подобранной концентрацией антибиотиков лизирующего ряда (лизоцимом, например). Далее взболтать, залить феноловой смесью, чтобы растворить ДНК и отделить её от белков. После очередного центрифугирования раствор разделится на две части - близкую к консистенции воды нижнюю и густую гелеобразную верхнюю, разделённые белковый слоем. И если до этого момента вам казалось, что все вроде бы легко, знай, лей механической пипеткой заранее отсчитанные микролитры, то снять гелевый слой с ДНК, не задевая белки, надо наловчиться.
После этого гель переносят в следующие микропробирки, и отмывают от спирта буфером, неоднократно центрифугируя. В конце мы получаем волосистый белесый комок - это и есть наша ДНК в её естественной расплетённой форме без белков. Да, её видно невооружённым глазом, как на последней фотке. Количество ДНК зависит от вида, из которого её извлекают, и количества исходной культуры. Года четыре назад я выделяла ДНК из бычьей крови, и её было в двадцать раз больше (что естественно, у эукариот ДНК больше, и она содержится в нескольких хромосомах, в отличие от одной кольцевой ДНК бактерий).
В таком виде её можно залить дистиллированной водой и хранить в холодильнике пару месяцев прежде, чем перейти к следующему этапу - постановке полимерной цепной реакции. Про ПЦР в другой раз, так как красивой картинки в геле не получилось из-за проблем с системой гель-документации.
Да, это все было огромной подготовительной работой. А теперь умножьте весь описанный труд на 150 – 50 дочерних изолятов исходного штамма, и по 50 дочерних изолятов второго поколения от двух самых активных вариантов. Итого 150, плюс исходный, плюс другие культуры, участвовавшие в опытах.
И пускай только попробует кто-то сказать, что учёные ничего не делают.
Автор на Биореакторе: Хигерович
Гонорея — инфекционное заболевания, вызываемое бактерией Neisseria gonorrhoeae. Передаётся половым путём и является вторым по «популярности» бактериальным половым заболеванием. В мире ежегодно заражается примерно 80 млн. человек.
Особенность данной бактерии в том, что она выработала резистентость практически ко всем видам антибиотиков. Сейчас гонорею лечат с помощью уколов цефтриаксона, и, по сути, это единственный антибиотик, к которому бактерия не обрела устойчивость. Хотя в последнее время стали появляться штаммы Neisseria gonorrhoeae, которых и цефтриаксон плохо берёт.
В общем, ещё несколько лет — и здравствуй, 18-й и 19-й века, когда бактериальные ЗППП были огромной проблемой. К счастью, эти славные новые старые времена откладываютс.
FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) на днях одобрило целых два новых антибиотика, предназначенных для лечения гонореи. Впервые за 30 лет, и действительно с новым механизмом действия, к которым бактерии ещё не выработала резистентность.
Это Blujepa (gepotidacin) (все совпадения случайны!) и Nuzolvence (zoliflodacin). Оба препарата нацелены на ингибирования ДНК-гиразы — специфического для одноклеточных фермента, участвующего в репликации ДНК.
Это таблетки, предназначенные для приёма 2 раза в день людьми старше 12 лет и весом свыше 45 килограмм. В прошедших клинических испытаниях Blujepa показал эффективность в 93% выздоровивших после 4-10 дней лечения. Стандартная терапия в виде цефтриаксона в уколах и таблетированного азитромицина показала эффективность в 91%.
Кроме неосложнённой гонореи, Blujepa также подходит для лечения других неосложнённых заболеваний мочевыводящих путей у женщин и детей старше 12 лет:
С этим антибиотиком ещё проще: он представляет собой суспензию, которая разводится в стакане воды. Доза всего одна — выпил, и свободен. Предназначен для лечения людей в возрасте от 12 лет и весом от 35 килограмм. В прошедших клинических испытаниях Nuzolvence показал эффективность в 91% против стандартного лечения (цефтриаксон в уколах и таблетированный азитромцин) в 96%.
Увы, потенциальные побочки у Nuzolvence тоже достаточно серьёзны. На животных моделях были зафиксированы следующие негативные эффекты:
Это не значит, что побочки обязательно будут у людей, но опасаться стоит.
Основной плюс новых препаратов — в новом механизме действия. Резистентности к нему пока нет, так что несколько лет человечество на Blujep’e/Nuzolvence ещё протянет. Возможно, даже с десяток, учитывая, что новые лекарства вмешиваются в ключевой механизм функционирования бактерий. Это спасение для тех, у кого бактерии выработали резистентность или есть реакция на препараты первой линии.
Дополнительный плюс — в отсутствии укола. За дозой цефтриаксона нужно идти в медцентр/больницу, да и сам по себе он весьма болезненный. С таблетками или суспензией куда проще.
Минусы — в цене и побочках, которые могут оказаться велики. Так что лучше не болеть.
P.S. Ещё у меня есть бессмысленные и беспощадные ТГ-каналы (ну а как без них?):
Вот тут про молекулярную биологию, медицину и новые исследования: https://t.me/nextmedi;
Мой личный, куда сваливается наука и всякое гиковское: https://t.me/deeplabscience.
То, что пчёлы просто потрясающие, не подлежит обсуждению. В конце концов, они опыляют около трети всех культур, которые мы потребляем, и помогают поддерживать экосистемы во всём мире. Тем не менее, пчёлы находятся в беде, а явление, известное как синдром разрушения колоний (СРК), вызывает тревожное падение численности. К счастью, на горизонте может появиться решение в виде генетически модифицированных бактерий.
Один из спорных моментов – причина СРК. Некоторые исследования указывают на особый класс пестицидов, называемых неоникотиноидами, хотя многие в научном сообществе согласны с тем, что, вероятно, играют роль несколько факторов.
Как нам известно, впервые проблема СРК возникла после того, как клещ Varroa получил широкое распространение, во многом благодаря глобальной торговле европейскими медоносными пчёлами, которая привела их в контакт с азиатскими паразитами. Сначала предполагалось, что клещи просто убивали пчёл, высасывая их кровь, хотя позже выяснилось, что они также несли смертельный вирус деформированного крыла (ВДК), передавая его в кровоток пчёл, которыми они питались.
Опубликовав свою работу в журнале Science, команда исследователей генетически модифицировала кишечные бактерии медоносных пчёл, чтобы защитить их как от клеща Varroa, так и от ВДК, с чрезвычайно положительными результатами.
Во-первых, они прививали недельных пчёл штаммом бактерий, которые были генетически модифицированы, чтобы повысить иммунный ответ насекомых на определённые типы вирусов с помощью процесса, называемого РНК-интерференцией (RNAi). Это происходит, когда здоровые клетки распознают молекулы РНК, которые вырабатываются при вторжении вирусов, вызывая защиту от этих патогенов.
Пчёлы, обработанные модифицированными бактериями, имели на 36,5% больше шансов выжить в течение 10 дней, чем те, которые не были привиты.
Затем авторы исследования произвели второй штамм бактерий, который был модифицирован, чтобы вызвать летальный иммунный ответ у клещей Varroa. Результаты показали, что клещи, питающиеся кровью пчёл, которые были обработаны этой бактерией, на 70% чаще погибали в течение 10 дней, чем клещи, питающиеся пчёлами, у которых отсутствовали модифицированные бактерии.
“Это первый случай, когда кто-то улучшил здоровье пчёл путём генной инженерии их микробиома”, – сказал автор исследования Шон Леонард в своём заявлении.
И поскольку эти бактерии относительно легко продуцируются и не могут распространяться на другие организмы, исследователи полагают, что их работа может проложить путь к безопасному и эффективному решению проблемы сокращения колоний пчёл по всему миру.
Перевод: Надя Огаркова.
Многие знают, что правильный тип бактерий в нашем кишечнике помогают подавить воспаление, и вообще оздоровить организм в целом.
Одно новое исследование показало, что есть тип бактерий, который способен нарастить мышечную массу и повысить выносливость.
Эксперимент был простой. Взяли две группы мышей, одну из которых пичкали этими бактериями (1), а вторая не получала никаких пробиотиков (2). После 6 недель было обнаружено, что у первой группы мышей увеличилась мышечная масса (путем взвешивания икроножной и камбаловидной мышц), их жировая масса же наоборот уменьшилась. Кроме того, первая группа мышей могли плавать в воде до изнеможения гораздо дольше, чем вторая. Анализы крови показали, что в первой группе было меньше молочной кислоты, аммиака.
В чем же секрет? А секрет прост – квашеная капуста, которая содержит доминирующую часть данных бактерий. Не буду описывать остальные положительные качества квашеной капусты, но советую провести один простой эксперимент над собой. Попробуйте съедать пару ложек квашеной капусты каждый день в течение хотя бы одного месяца, и обратите внимание на любые изменения, как вашего тела, так и продуктивности ваших тренировок. И даже если за один месяц вы не заметите существенных изменений в снижении жировой массы, повышении выносливости и силы, то, безусловно, приведете в порядок ваше пищеварение.
Многие бактерии умеют синтезировать молекулы, токсичные для них самих. При возникновении неблагоприятных условий эти токсины замедляют рост бактериальной популяции (в нормальных условиях бактерии вырабатывают антитоксины, нейтрализующие действие токсинов). Биологический смысл такого «самоубийства» все еще является предметом споров: это может быть противовирусная защита, служащая для убийства зараженных бактерий, а может быть стратегия экономии питательных веществ.
Недавно удалось идентифицировать один из таких токсинов у туберкулезной палочки (Mycobacterium tuberculosis). Это MbcT, разрушающий запас молекул NAD+ (эти молекулы выполняют несколько крайне важных для клетки функций), антитоксином к которому служит MbcA.
Mycobacterium tuberculosis
Команда исследователей во главе с Оливье Нейроллесом продемонстрировала терапевтический потенциал этого токсина. Они инфицировали клетки человека и мыши штаммом M. tuberculosis, в котором отсутствовала система токсин/антитоксин, но в которой можно было искусственно запускать выработку токсина MbcT. Активация токсинов резко сократила количество бактерий, заражающих клетки, увеличив выживаемость мышей.
Эти данные открывают путь для нового лечения туберкулеза, остающегося одним из самых опасных заболеваний в мире. А резистентность к антибиотикам, развиваемая некоторыми штаммами M. tuberculosis лишь подчеркивает актуальность проблемы. В настоящее время различные команды стремятся идентифицировать соединения, которые могут освободить токсин от антидота, с которым он связан.
Оригинал статьи: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190218123230.h...
Ну и всем любителям попить антибиотики для профилактики посвящается.
