Открытие, сделанное исследователями из Школы наук о жизни Университета Уорвика, предлагает новую технологию обнаружения бактерий за считанные минуты путем «поражения» бактерий электричеством.
Тестирование клинических образцов или коммерческих продуктов на бактериальное загрязнение обычно занимает несколько дней. За это время они могут нанести значительный ущерб; многие инфекции могут очень быстро стать опасными для жизни, если их не выявить и не лечить соответствующими антибиотиками.
Например, 8% людей с тяжелым сепсисом крови умирают за каждый час задержки в надлежащем лечении. Более рутинные проблемы, такие как инфекции мочевыводящих путей, трудно диагностировать, и некоторые люди не могут получить четкий ответ о своих симптомах из-за трудностей с выявлением инфекций низкого уровня. Исследования показали, что 20-30% инфекций мочевыводящих путей не выявляются тестами с полосками, используемыми для обнаружения бактерий в моче.
Ученые из Уорикского университета обнаружили, что клетки здоровых бактерий и клетки, ингибированные антибиотиками или УФ-светом, демонстрируют совершенно разные электрические реакции.
Они сделали это открытие, объединив биологические эксперименты, инженерию и математическое моделирование. Эти результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS), могут привести к разработке медицинских устройств, которые могут быстро обнаруживать живые бактериальные клетки, оценивать влияние антибиотиков на растущие колонии бактерий или определять различные типы бактерий и выявить устойчивые к антибиотикам бактерии.
У исследователей есть амбициозный план вывести технологию на рынок, чтобы максимизировать общественное благо, и они основали стартап Cytecom для коммерциализации этой идеи. Компания получила грант от Innovate UK, национального агентства по финансированию инноваций. Эта государственная поддержка ускоряет процесс, и в ближайшем будущем устройства станут доступны для исследователей и предприятий.
Доктор Мунэхиро Асаллы, доцент Уорикского университета, комментирует:
"Это такое захватывающее время для работы над биоэлектричеством бактериальных клеток. Эта работа демонстрирует, что бактериальное электричество может привести к важным для общества технологиям, и в то же время получить фундаментальное понимание нашего базового понимания клеток. Разработанный нами инструмент может предложить больше возможностей, позволяя проводить эксперименты, которые раньше было невозможно выполнить."
Д-р Джеймс Стратфорд из Школы наук о жизни и дочерней компании Cytecom в Уорике комментирует:
«Созданная нами система может давать результаты, аналогичные подсчету чашек, используемому в медицинских и промышленных тестах, но примерно в 20 раз быстрее. Это может спасти жизни многих людей, а также принести пользу экономике за счет обнаружения загрязнения в производственных процессах."
Доктор Йошикацу Хаяси из Университета Рединга комментирует:
Используя широко используемую в неврологии математическую модель, мы выявили общий механизм возбудимых клеток, нейронов и клеток бактерий, а расширенная модель нейронов могла объяснить две различные электрические реакции здоровых и нездоровых клеток бактерий. Удивительно, но одного параметра, отражающего степень неравновесия через мембрану, было достаточно, чтобы объяснить разные реакции клеток. Это важный шаг к пониманию происхождения передачи электрических сигналов».