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新开发的方法使研究人员能够更多地了解现有抗生素如何发挥作用并可能帮助他们开发新药麻省理工学院和哈佛大学研究人员设计的大肠杆菌细胞可用于研究感染部位细菌如何对抗生素治疗产生反应,科学家们将更多地了解现有抗生素如何发挥作用并可能帮助他们开发新药物在8月31日出版的“细胞宿主和微生物”杂志的新研究中,研究人员发现了一些关于细菌如何应对抗生素的现有假设的证据。不正确“我们的研究表明,使用工程化生物可以为您提供进入感染部位的窗口并扩展我们对抗生素实际执行情况的理解。这项工作表明我们的一些假设可能是错误的,”Termeer医学教授James Collins说。麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)和Departme的工程和科学生物工程学博士和该研究的高级作者该论文的主要作者是Laura Certain,他是哈佛大学Wyss生物学启发工程工程研究所的临床研究员。柯林斯实验室的大部分研究都集中在试图了解抗生素的工作原理。设计更有效药物的希望对于这项新研究,柯林斯想要应用合成生物学 - 在活细胞中构建新型遗传回路 - 来设计可用于研究抗生素和感染的细菌大多数关于抗生素如何工作的研究都是用细菌完成的实验室培养的细胞然而,柯林斯和某些人怀疑这些药物对活体动物的影响可能不同,因为这种环境,包括可用的营养物质和其他条件,与实验室培养皿有很大不同,允许他们在更现实的情况下研究抗生素研究人员设计了一种表达基因的大肠杆菌菌株仅在某些条件下翻转的ic“拨动开关”这种开关可以结合到细菌中以允许它们记录诸如暴露于化学物质之类的事件。在这种情况下,研究人员设计细菌以揭示它们是否分裂,允许它们探讨抗生素如何影响这两种状态的细胞以前在实验室培养的细菌中进行的研究发现,大多数抗生素对分裂的细胞效果更好,而非复制细胞更难以杀死研究人员将细菌传递给小鼠用小型骨科植入物模拟医学植入部位经常发生的感染然后用抗生素左氧氟沙星治疗小鼠治疗前后,将细胞取出并用ATC处理,ATC是打开拨动开关的分子,但只在复制的细胞中科学家们从先前的研究中假设,慢性感染通常主要包括没有n-分裂细菌然而,在这项研究中,研究人员发现,在抗生素治疗之前,大约一半的细菌仍在积极分裂他们还发现左氧氟沙星似乎是高度的,甚至可能更有效地对抗非分裂细胞,这与研究人员指出,复制细胞的百分比在处理后增加,表明左氧氟沙星没有杀死所有的复制细胞。另一个令人惊讶的发现与科学家的假设相矛盾,即由非分裂细菌组成的慢性持续性感染对抗生素具有高度耐受性:他们发现感染仍然对抗生素敏感,当给予足够大剂量时更多学习柯林斯说这项研究表明,科学家们可以了解抗生素的工作原理,并建议工程化生物可以有助于进一步调查他们的影响“这将是挑战人们重新考虑抗生素在感染部位正在做什么,“柯林斯说”我认为最终这些合成生物学工具在抗生素开发中也非常有用,看看抗生素是否正在接触感兴趣的病原体,它们的效果如何是,以及他们在网站上实际做了什么“他补充说,遗传切换开关可以很容易地转移到其他类型的细菌,也可以设计用于测试其他功能,如细菌如何与感染部位的免疫细胞相互作用这种方法也可用于研究生物膜 - 可能非常难以去除的粘性细菌细胞 - 以及其他病原体如真菌该研究由Paul G Allen Frontiers Group,国防威胁降低机构和Wyss研究所出版物资助:Laura K Certain等, “使用工程细菌来表征体内感染动力学和抗生素效应,”Cell Host&Microbe,2017; doi:/ 101016 / jchom201708001资料来源: