08:00 
Ученым давно известно, что бактерии бывают разных форм и размеров, но понимание того, что означают эти различия, остается серьезной проблемой, особенно для видов, которые невозможно вырастить в лаборатории. Теперь новое исследование, проведенное Ниной Уэйл, доцентом кафедры микробиологии, генетики и иммунологии МГУ, представляет новаторский метод, который может изменить подход исследователей к изучению бактериального разнообразия.
Исследование, опубликованное в mSphere, посвящено крошечному, некультивируемому патогену под названием Pasteuria ramosa, который заражает обитающих в воде ракообразных, известных как дафния. Эти бактерии плейоморфны, то есть могут принимать различные формы в течение своего жизненного цикла. До сих пор ученым приходилось полагаться на флуоресцентные метки — специальные метки, требующие детальных знаний биологии бактерий — чтобы сортировать и изучать эти различные формы. Но для большинства бактерий, особенно тех, которые живут в почве, воде или внутри животных, такой информации просто не существует.
Команда Уэйла нашла способ обойти эту проблему. Используя визуализирующую проточную цитометрию, они разработали метод без меток, который идентифицирует бактерии на основе того, как они рассеивают свет и естественным образом флуоресцируют. Эти «световые сигнатуры» позволяют исследователям сортировать бактерии различных форм без необходимости предварительно их помечать.
Уэйл сравнивает различные формы бактерий, известные как морфологии, с членами футбольной команды. Хотя все они принадлежат к одной команде, у каждого своя роль: кто-то тренер, кто-то игрок, и каждый из них ведет себя по-разному.
«Чтобы понять, что делает каждая морфология, нам нужно отделить ее от других морфологий, чтобы мы могли понять, какие типы генов или белков они экспрессируют», — сказал Уэйл.
По аналогии, нам нужно, чтобы тренеры и игроки были сами по себе, чтобы мы могли биологически «опросить» каждую группу о том, что она делает. Это похоже на то, что мы впервые изобрели процедуру идентификации футболистов и тренеров по их форме; теперь нам не нужно подходить к ним и давать им бейджи с надписью «игрок» и «тренер», чтобы отличить их друг от друга».
Нина Уэйл, доцент кафедры микробиологии, генетики и иммунологии МГУ
Метод не только точен, дает образцы с чистотой более 90 %, но также открывает двери для изучения бактерий, которые ранее были запрещены. Исследователи теперь могут исследовать, как различные формы способствуют бактериальное поведение, такое как возникновение заболеваний, рост или распространение на новых хозяев, даже если они не могут расти в чашке или не изучались ранее.
Эта фундаментальная работа может иметь далеко идущие последствия. Она может помочь ученым понять, как бактерии развиваются и взаимодействуют, и даже привести к новым способам подсчета или культивирования трудноизучаемых микробов. Ведущий автор статьи он отмечает, что этот новый метод помог повысить интерес к визуализационной цитометрии.
"Этот метод действительно показывает, в каком направлении движется область проточной цитометрии, в частности, переход к автофлуоресцентному фенотипированию, что означает использование естественной флуоресценции клеток для их идентификации", - сказал Воселле. "Он также демонстрирует преимущества визуализирующей цитометрии и то, как она может уточнить клеточные популяции, улучшить обнаружение и быстро идентифицировать редкие события". Уэйл надеется использовать этот метод, чтобы изучить, как Pasteuria ramosa манипулирует своими хозяевами-дафниями, иногда заставляя их становиться аномально большими или становиться ярко-оранжевыми перед смертью. Разделяя и анализируя каждую форму бактерий, ее команда стремится раскрыть генетические и химические стратегии, лежащие в основе этих драматических эффектов.
"Тот факт, что существует взаимосвязь между формой и функцией, известен всем: крылья бабочек позволяют им летать, а клювы колибри позволяют им пить. нектар. Но нам удалось изучить роль формы бактерий лишь у небольшой части бактерий, которые можно вырастить в лаборатории, и даже эти бактерии не всегда проявляют весь свой диапазон форм внутри чашки", - сказал Уэйл. "Наша новая методология позволит ученым изучить взаимосвязь между формой и функцией на бактериальном древе жизни и в средах, где они живут естественным путем".
