Nghiên cứu hành vi của vi khuẩn trong chuyển động bằng phương pháp định lượng - Kỳ 3

Kỳ 3: Phát hiện số lượng nhỏ vi khuẩn trong các bệnh lây nhiễm

Nhà nghiên cứu: Jeffrey Cirillo, Giáo sư Sinh bệnh học và miễn dịch học vi khuẩn, Trung tâm Khoa học sức khỏe Texas A&M.

Thách thức: Tỷ lệ phát triển ban đầu chậm chạp của nhiều mầm bệnh - đặc biệt là bệnh lao – tạo ra động lực để hiểu được làm thế nào chúng lây nhiễm cho vật chủ. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa đảm bảo chắc chắn nơi Mycobacterium tuberculosis tồn tại trong cơ thể con người – các phế nang hoặc cổ họng – hoặc dấu hiệu mầm bệnh lây lan khắp cơ thể. “Có thể theo dõi bên trong cơ thể là một bước tiến lớn với chúng tôi”, Cirillo nói.

Những nghiên cứu trên con bổ củi 

Kháng sinh chặn đứng sự nhiễm khuẩn và vì thế ánh sáng hiện lên ở con chuột thí nghiệm được điều trị

Ảnh: Chiếu sáng: Để tìm hiểu làm thế nào các bệnh nhiễm khuẩn phát triển và lây lan từ phổi, Jeffrey Cirillo và các cộng sự của ông sử dụng mycobateria được thiết kế để phát sáng với sự trợ giúp của các phân tử phát quang ban đầu được tìm thấy trong con bổ củi (click beetles). Tại đây, kháng sinh chặn đứng sự nhiễm khuẩn và vì thế ánh sáng hiện lên ở con chuột thí nghiệm được điều trị.

Giải pháp: Để xác định các chỉ số thấp và chọn lọc tín hiệu sự hiện diện của bệnh lao trong các mẫu có thể lẫn với vi khuẩn khác, nhóm của Cirillo đã phát triển một chất chỉ thị huỳnh quang (fluorescent reporter) mà chỉ hoạt động khi vi khuẩn bệnh lao ở gần. Thông thường, các gen chỉ thị huỳnh quang sinh vật cụ thể được đưa vào bộ gen của mầm bệnh để nghiên cứu nuôi cấy tế bào và các động vật thí nghiệm.

Tuy nhiên, phương pháp này thúc đẩy sử dụng năng lượng mà vi khuẩn thuần chủng (wild-type bacteria) không sử dụng trong tự nhiên. “Nó có thể là một khác biệt nhỏ, nhưng nó có thể ảnh hưởng đến tổng thể sinh bệnh học” Cirillo cho biết. Thay vào đó, nhóm của Cirillo gắn chất chỉ thị huỳnh quang vào trong cấu trúc hóa học của chất dinh dưỡng mà vi khuẩn thích tiêu thụ.

Sự kết hợp chất chỉ thị và chất dinh dưỡng có thể được trộn vào đĩa nuôi cấy tế bào để xác định các mẫu bệnh phẩm hoặc dùng cho động vật thí nghiệm để giúp theo dõi sự nhiễm khuẩn hoạt động. Khi vi khuẩn tiết ra enzyme tiêu hóa gọi là BiaC để phá vỡ chất dinh dưỡng, enzyme cũng chia tách chất chỉ thị theo cách mà phân tử huỳnh quang được giải phóng và bắt đầu phát sáng màu xanh lá.

Hệ thống này có thể  phát hiện khoảng 10 vi khuẩn trong một mẫu nước bọt ở người. Cirillo cũng đang nghiên cứu một hệ thống khác sử dụng các phân tử phát quang sinh học từ con đom đóm (firefly) và con bổ củi để theo dõi nhiễm khuẩn ở động vật sống. Cirillo cho biết, sau khi theo dõi được cơ quan nào bị nhiễm khuẩn, các nhà nghiên cứu có thể quan sát sự nhiễm khuẩn phát triển và lây lan.

DIY: Hệ thống chỉ thị này được dựa trên các gen mà các nhóm nghiên cứu khác đã phát hiện ra – Nhóm của Cirillo chỉ thực hiện một số điều chỉnh. Các plasmid để tạo ra chất nền chỉ thị có sẵn trong cơ sở dữ liệu mở Addgene.

Xem thêm:

Kỳ 1: Phân tích các mẫu vi khuẩn

Kỳ 2: Theo dõi nhiều vi khuẩn cùng một lúc

Kỳ cuối: Đo lường các lực được tạo ra bởi vi khuẩn

Theo www.the-scientist.com

Tin bài khác

Tryptophan trong chế độ ăn và vi khuẩn đường ruột chống nhiễm trùng E. coli

08/04/2024

Pin không chứa coban cung cấp năng lượng cho ô tô trong tương lai

19/02/2024

Bóng bán dẫn mới làm từ phốt pho đen đơn lớp và arsenide gecmani

21/01/2024

Kem “siêu melanin” bảo vệ da khỏi tác hại của ánh nắng mặt trời và chữa lành vết thương

04/12/2023

Cao su kỹ thuật chống rung, chịu nén dùng trong đầu máy - toa xe và túi nâng trục vớt, cứu hộ đường thủy

12/11/2023

Chế tạo vật liệu hydrogel từ gelatin/carboxymetyl-chitin và gelatin/carboxymetyl-chitosan

29/10/2023

Nghiên cứu Nano Selen làm thành phần bổ sung trong thức ăn nuôi tôm thẻ

22/10/2023

Nghiên cứu chất xúc tác quang cho phản ứng tạo nhiên liệu tái tạo

08/10/2023

Bảo tồn, lưu giữ các vi sinh vật bảo vệ thực vật

07/09/2023

Tác dụng kháng biofilm của hạt nano polymer bọc α-mangostin lên vi khuẩn gây bệnh

29/08/2023

Nghiên cứu lâm sàng, cận lâm sàng ký sinh trùng hiếm gặp trên người

20/08/2023

Nghiên cứu công nghệ tạo chế phẩm enzyme trợ nghiền từ vi khuẩn - xạ khuẩn chịu nhiệt

13/08/2023