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研究发现变形虫'放牧'杀死通常受到保护的细菌

通过25亿年的进化,细菌已经形成了无数的化学,生活方式,攻击和防御。最令人印象深刻的防御之一是生物膜 - 一种细菌群落,它嵌入基质中,可防止单细胞捕食者和抗生素 - 竞争对手在进化过程中产生的化学物质,包括其他细菌和真菌。

研究发现变形虫

现在,威斯康星大学麦迪逊分校的细菌学教授已经证明了第一个证据,即一组称为dictyostelids的变形虫可以穿透生物膜并食用其中的细菌。“这是第一次证明dicty能够以生物膜为媒介的细菌,”Marcin Filutowicz说。

在一篇名为Protist,Filutowicz期刊的文章中,威斯康辛发现研究所的第一作者迪恩·桑德斯及其同事展示了时间推移的微观电影,证明变形虫对5种细菌的贪婪胃口。在这项研究中,研究人员将四种叫做dictyostelium(dictys)的变形虫与生物膜形成的细菌进行了对抗,这些细菌对植物或人类有害。目标细菌包括:

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),一种常见的多药耐药细菌,折磨患有例如烧伤或囊性纤维化的人;

丁香假单胞菌,豆类病原体;

克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca),结肠炎和败血症的原因;和

欧文氏菌(Erwinia amylovora),苹果和梨的火疫病。

正如所料,结果取决于细菌的种类和细菌的种类;在一些案例中,这些法令完全消灭了一两天内含有数百万细菌的蓬勃发展的生物膜。这项研究,Filutowicz说,“包含有史以来第一部展示dicty细胞进入生物膜并吞噬细菌的电影。”因为它们形成一个多细胞阶段,有时被称为“slu”,所以dictys有时被称为“社会变形虫”。

除了视觉证据,孢子萌发和随后将单细胞的dictys结合成多细胞“slug”,都显示出对所有四种细菌的成功攻击。

Filutowicz了兴趣,dictys发现约1800株由肯尼斯·雷珀,一个细菌学同事谁开始收集世界各地的土源性微生物在20世纪30年代积累了一个被忽视的档案后。“Raper是第一个孤立行为的人,但在他去世后,他的生活工作分散在部门周围并被忽视,”Filutowicz说。

Filutowicz很感兴趣,但他对dictys知之甚少。然后,回答他最基本的问题 - “我如何成长?”引发了心理连锁反应。他发现,强奸犯和他的追随者被喂养和成长dictys使用细菌猎物在实验室里,但没有人显然奉行他们的真实世界的潜力,微生物猎人。“如果你长大他们在大肠杆菌[人体肠道中常见的留],我很快就意识到,因为dictys不致病,我们可以把它们作为对细菌生物武器。”

Filutowicz此前曾开始致力于开发良性细菌以击败病原微生物的公司Conjugon说他“适应生物学方法,这在当时闻所未闻,因此这个想法落在了一个非常肥沃的头脑上。”

随着细菌对越来越多的抗生素产生耐药性,这是一个受欢迎的消息,尽管使用生物体可能会增加获得监管机构批准的任务的复杂性。

自2010年以来,Filutowicz已经了解了关于细菌如何“吃草”以及他们更喜欢哪种细菌的问题。“我们看着这些细胞如何拆除生物膜,试图了解物理,化学和机械力解构生物膜,以及如何dictys在3 d空间移动。这是吞噬细胞和它们的行为很像我们自身的免疫细胞,”菲卢托维奇说。

他的合作者,威斯康星大学麦迪逊分校的眼科学和视觉科学教授柯蒂斯勃兰特已经取得了令人鼓舞的结果,这表明这些生物对啮齿动物是无害的,并且正在准备用它来对抗细菌性角膜炎,这是一种眼部感染,首先是在啮齿类动物和然后是人类,在国立卫生研究院支持的研究中。

“这种医疗应用可能不会在我的一生中到达诊所,但它有很多希望,最终我们可以在许多其他医疗用途中推进它,”Filutowicz说。

2010年,Filutowicz成立了Amoebagone,以推进对dictys使用的研究,首先尝试对抗火疫病和果树和蔬菜的其他细菌感染;由国家科学基金会支持。

在遥远的人类医疗潜力和近期农业用途之间,Filutowicz正在高兴地拉动Ken Raper的有益微生物留下的线索;由威斯康星州校友研究基金会授权给AmoebaGone。

“为了发现,它需要一定程度的天真,”他说。“如果你知道得太多,你会立刻意识到为什么事情不会起作用,也行不通。否则,如果这是一个好主意,人们就会这样做。同事们说,这些行为就像人类吞噬细胞一样,但他们从未提及过将它们当作生物控制。每天我走过部门走廊,读着题词:“发现包括看到每个人都看到了什么,并思考没有人想到的。我很幸运地把这作为愚蠢无辜的人进入。“

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