研究發(fā)現(xiàn)變形蟲'放牧'殺死通常受到保護的細菌
通過25億年的進化,細菌已經(jīng)形成了無數(shù)的化學,生活方式,攻擊和防御。最令人印象深刻的防御之一是生物膜 - 一種細菌群落,它嵌入基質中,可防止單細胞捕食者和抗生素 - 競爭對手在進化過程中產(chǎn)生的化學物質,包括其他細菌和真菌。
現(xiàn)在,威斯康星大學麥迪遜分校的細菌學教授已經(jīng)證明了第一個證據(jù),即一組稱為dictyostelids的變形蟲可以穿透生物膜并食用其中的細菌。“這是第一次證明dicty能夠以生物膜為媒介的細菌,”Marcin Filutowicz說。
在一篇名為Protist,F(xiàn)ilutowicz期刊的文章中,威斯康辛發(fā)現(xiàn)研究所的第一作者迪恩·桑德斯及其同事展示了時間推移的微觀電影,證明變形蟲對5種細菌的貪婪胃口。在這項研究中,研究人員將四種叫做dictyostelium(dictys)的變形蟲與生物膜形成的細菌進行了對抗,這些細菌對植物或人類有害。目標細菌包括:
銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa),一種常見的多藥耐藥細菌,折磨患有例如燒傷或囊性纖維化的人;
丁香假單胞菌,豆類病原體;
克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca),結腸炎和敗血癥的原因;和
歐文氏菌(Erwinia amylovora),蘋果和梨的火疫病。
正如所料,結果取決于細菌的種類和細菌的種類;在一些案例中,這些法令完全消滅了一兩天內含有數(shù)百萬細菌的蓬勃發(fā)展的生物膜。這項研究,F(xiàn)ilutowicz說,“包含有史以來第一部展示dicty細胞進入生物膜并吞噬細菌的電影。”因為它們形成一個多細胞階段,有時被稱為“slu”,所以dictys有時被稱為“社會變形蟲”。
除了視覺證據(jù),孢子萌發(fā)和隨后將單細胞的dictys結合成多細胞“slug”,都顯示出對所有四種細菌的成功攻擊。
Filutowicz了興趣,dictys發(fā)現(xiàn)約1800株由肯尼斯·雷珀,一個細菌學同事誰開始收集世界各地的土源性微生物在20世紀30年代積累了一個被忽視的檔案后。“Raper是第一個孤立行為的人,但在他去世后,他的生活工作分散在部門周圍并被忽視,”Filutowicz說。
Filutowicz很感興趣,但他對dictys知之甚少。然后,回答他最基本的問題 - “我如何成長?”引發(fā)了心理連鎖反應。他發(fā)現(xiàn),強奸犯和他的追隨者被喂養(yǎng)和成長dictys使用細菌獵物在實驗室里,但沒有人顯然奉行他們的真實世界的潛力,微生物獵人。“如果你長大他們在大腸桿菌[人體腸道中常見的留],我很快就意識到,因為dictys不致病,我們可以把它們作為對細菌生物武器。”
Filutowicz此前曾開始致力于開發(fā)良性細菌以擊敗病原微生物的公司Conjugon說他“適應生物學方法,這在當時聞所未聞,因此這個想法落在了一個非常肥沃的頭腦上。”
隨著細菌對越來越多的抗生素產(chǎn)生耐藥性,這是一個受歡迎的消息,盡管使用生物體可能會增加獲得監(jiān)管機構批準的任務的復雜性。
自2010年以來,F(xiàn)ilutowicz已經(jīng)了解了關于細菌如何“吃草”以及他們更喜歡哪種細菌的問題。“我們看著這些細胞如何拆除生物膜,試圖了解物理,化學和機械力解構生物膜,以及如何dictys在3 d空間移動。這是吞噬細胞和它們的行為很像我們自身的免疫細胞,”菲盧托維奇說。
他的合作者,威斯康星大學麥迪遜分校的眼科學和視覺科學教授柯蒂斯勃蘭特已經(jīng)取得了令人鼓舞的結果,這表明這些生物對嚙齒動物是無害的,并且正在準備用它來對抗細菌性角膜炎,這是一種眼部感染,首先是在嚙齒類動物和然后是人類,在國立衛(wèi)生研究院支持的研究中。
“這種醫(yī)療應用可能不會在我的一生中到達診所,但它有很多希望,最終我們可以在許多其他醫(yī)療用途中推進它,”Filutowicz說。
2010年,F(xiàn)ilutowicz成立了Amoebagone,以推進對dictys使用的研究,首先嘗試對抗火疫病和果樹和蔬菜的其他細菌感染;由國家科學基金會支持。
在遙遠的人類醫(yī)療潛力和近期農業(yè)用途之間,F(xiàn)ilutowicz正在高興地拉動Ken Raper的有益微生物留下的線索;由威斯康星州校友研究基金會授權給AmoebaGone。
“為了發(fā)現(xiàn),它需要一定程度的天真,”他說。“如果你知道得太多,你會立刻意識到為什么事情不會起作用,也行不通。否則,如果這是一個好主意,人們就會這樣做。同事們說,這些行為就像人類吞噬細胞一樣,但他們從未提及過將它們當作生物控制。每天我走過部門走廊,讀著題詞:“發(fā)現(xiàn)包括看到每個人都看到了什么,并思考沒有人想到的。我很幸運地把這作為愚蠢無辜的人進入。“
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