Ученые изучили, как кишечная палочка E. coli уклоняется от антибиотиков

Считается, что образование персистирующих клеток является одной из наиболее важных стратегий выживания таких бактерий, как E. coli, при лечении лекарствами и в суровых условиях. Но мало что известно о том, как они формируются и работают, в первую очередь из-за технических ограничений в предыдущих исследованиях.

В настоящее время большая часть работы связана с персистентами на уровне всего населения. В нашем исследовании есть два существенных улучшения. Во-первых, биохимическая синтетическая и метаболическая активность клеток-персистеров E. coli анализируется на основе их молекулярного количества, а не просто наблюдения за скоростью деления и/или состоянием роста. Во-вторых, наша наблюдения возникают в результате исследований отдельных клеток, а не «среднего» уровня всей популяции бактериальных персистеров. Было доказано, что такое внимание к отдельным клеткам важно для понимания того, как работают персистирующие клетки

— сказал доктор Ван Чуан из Университета Гонконга.

Метод, который исследователи применили для понимания персистирующих клеток, называется рамановской спектроскопией. Это хорошо известный метод химического анализа на основе света. Свет возбуждает образец, создавая вибрацию. Эту вибрацию можно точно прочитать и интерпретировать. Результаты рамановской спектроскопии часто описываются как «отпечатки пальцев» молекул внутри клеток. С помощью метода рамановской спектроскопии исследователи могут создать профиль персистирующих клеток, который можно использовать для последующей идентификации похожих клеток.

Традиционно считалось, что персистирующие клетки находятся в спящем состоянии, поскольку они не растут, подвергаясь стрессу, как при антимикробной обработке. Однако исследователи обнаружили, что метаболическая активность персистирующих клеток E. coli значительно выше, чем у эталонных штаммов E. coli.

Это важное новое открытие означает, что клетки-персистеры остаются активными даже в состоянии покоя, и это может быть одним из важнейших способов, позволяющих им выжить при лечении высокими дозами противомикробных препаратов

— сказал профессор Джин Лицзянь из Университета Китая.

Проведенное исследование впервые оценило относительные уровни биохимического синтеза в персистерных клетках E. coli во время их формирования и реанимации, что указывает на то, что эти персистерные клетки могут развивать внутренние стратегии путем снижения скорости репликации, о чем сообщил Чен Ронгзе, соавтор статьи и докторант из Центра одноклеточных, Института биоэнергетики и биопроцессов Циндао (QIBEBT) Китайской академии наук.

Важно отметить, что это новое исследование дополнительно выявляет метаболическую активность персистеров E. coli в различных условиях и повышенный уровень их метаболической активности по сравнению с эталонными штаммами E. coli. Исследователи надеются, что текущие результаты могут привести к дополнительным открытиям в ближайшем будущем.

Действительно, мы разработали новый инструмент под названием CAST-R (клинический тест на чувствительность к противомикробным препаратам, раманометрия) для выявления и характеристики персистентных микроорганизмов, чтобы исследования можно было распространить на другие патогены и, в конечном итоге, применить в клиниках, раскрывая механизмы микробной патогенности. за разработку новых, персонализированных терапевтических стратегий и подходов

— сказал профессор Сюй Цзянь из Центра одноклеточных, один из руководителей исследования.