Impulsy elektryczne identyfikują żywe bakterie

Naukowcy z Uniwersytetu w Warwick w Wielkiej Brytanii odkryli, że bakterie można wykryć w ciągu kilku minut, poprzez potraktowanie ich elektrycznością.

Naukowcy z uniwersytetu w Wielkiej Brytanii odkryli, że zdrowe komórki bakteryjne oraz te wystawione na działanie antybiotyków czy światła UV wykazują różne reakcje elektryczne. Żywe bakterie zaatakowane polem elektrycznym pochłaniają cząsteczki barwnika, powodując rozświetlenie komórek, które można policzyć. Jako organizmy modelowe zastosowano Bacillus subtilis i E. coli.

Testowanie produktów komercyjnych pod kątem zanieczyszczenia bakteryjnego może potrwać kilka dni. W tym czasie mogą spowodować znaczną liczbę chorób, a infekcje mogą stać się zagrożeniem dla życia, jeśli nie zostaną odpowiednio zidentyfikowane i leczone.

Wykrywanie zanieczyszczenia w produkcji

Odkrycia naukowców opublikowane w czasopiśmie naukowym Proceedings of the National Academy of Sciences USA mogą doprowadzić do opracowania urządzeń, które mogą szybko wykrywać żywe komórki bakteryjne, oceniać wpływ antybiotyków na rosnące kolonie bakterii lub identyfikować różne typy bakterii i ujawnić bakterie odporne na antybiotyki. Jednym z celów jest kontrola jakości w branży spożywczej, farmaceutycznej i napojów i wody.

Nowa metoda może dawać wyniki podobne metody płytkowej (ang. plate count method) stosowanej w testach medycznych i przemysłowych, ale jest około 20 razy szybsza. Może to uratować życie wielu ludzi, a także przynieść korzyści gospodarce, wykrywając zanieczyszczenie w procesach produkcyjnych.

Naukowcy wykryli bioelektryczne sygnały z bakterii, które można wykorzystać do określenia, czy żyją, czy są martwe. Podejście wykorzystuje dynamikę potencjału błonowego i stymulację elektryczną w celu odróżnienia komórek ubezwłasnowolnionych i zdolnych do życia.

Zespół opracował eksperymentalne narzędzie do badania związku „bakteryjnej sygnalizacji elektrycznej”. Używając go w połączeniu z mikroskopią poklatkową, pokazali żywe i zahamowane komórki reagujące na stymulację elektryczną w przeciwnych kierunkach. 2,5-sekundowa stymulacja elektryczna spowodowała hiperpolaryzację w komórkach niezaburzonych, indukując depolaryzację w komórkach zahamowanych.

Wykrywanie komórek proliferacyjnych

Otrzymane wyniki dają możliwość szybkiego wykrywania bakterii, które mogą się rozmnażać bez rzeczywistej obserwacji procesu rozrostu populacji lub czasochłonnych kalibracji dla różnych gatunków bakterii. Opracowana metoda pozwala wykryć komórki zdolne do rozmnażania w ciągu minuty po stymulacji elektrycznej.

Naukowcy założyli start-up o nazwie Cytecom. Firma otrzymała grant od Innovate UK, krajowej agencji finansującej, co oznacza, że ​​wkrótce urządzenia będą dostępne dla naukowców i przedsiębiorstw.

 „Odkrycie pokazuje, że bakteryjna energia elektryczna może prowadzić do ważnych społecznie technologii, a jednocześnie uzyskać fundamentalny wgląd w naszą podstawową wiedzę na temat komórek. Opracowane przez nas narzędzie może zaoferować więcej możliwości, umożliwiając eksperymenty, których wcześniej nie można było wykonać ”- powiedział Munehiro Asally, adiunkt na Uniwersytecie w Warwick.

Źródło: https://www.pnas.org/content/116/19/9552