[ad_1]
Sebuah platform eksperimental baru yang dikembangkan di Rice University berjanji untuk mempercepat penemuan bagaimana bakteri menular menjadi resisten terhadap antibiotik.
Aplikasi mikrofluida oleh bioscientist Rice Yousif Shamoo dan timnya dengan cepat merangkum bakteri dengan berbagai konsentrasi antibiotik untuk menganalisis bagaimana mereka berkembang menjadi resisten.
Detailnya muncul di jurnal American Chemical Society Penyakit Menular ACS.
Sebuah ilustrasi menunjukkan bagaimana mikroba dan antibiotik digabungkan di Rice University untuk memfasilitasi mikrosfer dalam studi throughput tinggi tentang bagaimana bakteri mengembangkan resistensi antibiotik. Ilustrasi oleh Shamoo Lab
“Gagasan menggunakan mikofluida untuk mengenkapsulasi sel bukanlah hal baru; sudah ada banyak perangkat lab-on-a-chip,” kata Shamoo, yang berspesialisasi dalam studi bakteri yang resistan terhadap banyak obat. “Apa yang telah kami lakukan adalah menerapkannya pada penemuan biomarker untuk resistensi antibiotik.”
Teknik yang mapan untuk mempelajari resistensi melibatkan pemberian antibiotik dalam jumlah yang meningkat secara bertahap ke botol bakteri dalam larutan. Itu mengungkapkan bagaimana beberapa mikroba mengembangkan resistensi, tetapi mendukung mutan yang tumbuh paling cepat dan membuatnya sulit untuk mengontrol faktor-faktor lain seperti ukuran populasi, jumlah generasi, dan ruang yang mereka tempati, yang semuanya dapat memengaruhi proses evolusi.
Menempatkan sel ke dalam mikrodroplet mengatasi keterbatasan tersebut dengan memungkinkan peneliti untuk menyempurnakan lingkungan mereka, memungkinkan mereka untuk mempelajari lintasan evolusi baru.
“Tetesan adalah lingkungan yang terkendali di mana sel-sel tumbuh di ekosistem mereka sendiri,” kata Shamoo. “Itu mirip dengan apa yang terjadi ketika luka terbentuk di tubuh Anda, di mana ada beberapa bakteri, bukan jutaan dalam tabung reaksi. Kami pikir tetesan mikrofluida ini adalah perkiraan yang lebih baik dari tahap awal infeksi.”
Satu mililiter bakteri/doksisiklin emulsi dapat mengandung sekitar 2,6 juta tetesan, yang masing-masing dapat dianggap sebagai bioreaktor kecil, katanya.
“Hanya perlu sekitar satu sendok teh larutan untuk menghasilkan, secara harfiah, sekitar satu juta mikrodroplet dengan cepat, padahal sebelumnya kami mungkin menggunakan liter,” kata Shamoo. “Ini memungkinkan kami untuk melakukan studi yang sangat direplikasi yang tidak mungkin dilakukan ketika Anda terbatas pada tabung reaksi.”
Perangkat yang dikembangkan oleh peneliti postdoctoral dan penulis utama Seokju Seo dan sarjana Saoirse Disney-McKeethen menghasilkan tetesan berlapis minyak dengan ukuran yang jelas. “Kami mengontrol ukuran tetesan melalui saluran mikro yang terukir pada wafer silikon melalui fotolitografi,” kata Seo. Wafer tergores kemudian digunakan sebagai master untuk mencetak perangkat polimer.
Untuk eksperimen pembuktian konsep mereka, mereka mengekspos sel tunggal Escherichia coli bakteri ke berbagai jumlah doksisiklin untuk menganalisis kondisi di mana bakteri berkembang resistensi terhadap antibiotik umum.
Setiap percobaan berisi satu konfigurasi ukuran droplet, jumlah bakteri dan konsentrasi antibiotik. Setelah membiarkan sel bereproduksi, genom mereka dianalisis oleh rekan penulis Tuhan Mehta, seorang ahli mikrobiologi di lab Shamoo.
“Tetesannya cukup kokoh karena surfaktan kami menggunakan, dan menjaga koherensinya selama lebih dari 24 jam,” kata Disney-McKeethen. “Kami kemudian dapat mengekstrak dan mengisolasi DNA dan mengirimkannya untuk pengurutan seluruh genom.”
Satu jarum suntik dari larutan yang mengandung bakteri atau antibiotik dapat menyediakan jutaan mikrosfer untuk analisis. Ilustrasi oleh Jeff Fitlow / Rice University
Para peneliti mencatat platform mereka muncul tidak hanya jenis evolusi yang terlihat dalam studi tradisional tetapi juga jalur resistensi yang sebelumnya tidak diketahui yang melibatkan perubahan skala besar pada struktur genom sel.
Setelah eksperimen awal mereka selesai, lab sekarang menguji berbagai mikroba untuk melihat bagaimana mereka mengembangkan resistensi. “Kami memperluas kebun binatang kami untuk memasukkan patogen lain yang lebih sulit, termasuk jenis E. coli yang kami tahu cukup berbahaya di rumah sakit,” kata Shamoo.
Dia mengatakan platform juga dapat digunakan untuk menganalisis biomarker dengan cepat dan akurat dan untuk menyaring kandidat obat, topik studi yang sedang berlangsung di laboratorium.
Sumber: Universitas Beras
[ad_2]
