深刻な細菌感染症で入院した患者は、数時間しか生きられないかもしれません。ただし、どの抗生物質を投与するかを決定するには、数日かかる場合があります。医師は、薬の存在下で微生物を増殖させ、繁殖するかどうかを確認する必要があります。プロセスを急ぐと、効果のない抗生物質が処方され、患者が不要な副作用にさらされ、抗生物質耐性が広がるリスクがあります。現在、研究者は、細菌の小さな振動を検出する微視的な「音叉」を開発しました。このデバイスにより、医師はいつの日か、生きている微生物と死んだ微生物を区別できるようになり、有効な抗生物質と無効な抗生物質を数分で認識できるようになるかもしれません。
トリニティ カレッジ ダブリンの生物物理学者で、この研究には関与していない Martin Hegner は、その後の調査で研究者によるデータの解釈が確認された場合、「これは素晴らしい方法です」と述べています。
この研究には、カンチレバーと呼ばれる小さな柔軟な棒が含まれており、エネルギーの入力を受けると、音叉の突起のように上下に振動します。カンチレバーは原子間力顕微鏡の重要な部分であり、ナノテクノロジーまたは原子物理学の研究で使用する表面の原子スケールの解像度を作成するのに役立ちます。この手法では、カンチレバーに取り付けられた微小な針が表面を横切って移動し、カンチレバーのたわみから原子が表面上でどのように配置されているかに関する情報が得られます。原子をシャントするためにも使用できます。しかし最近では、針を使わずに小さな振動子として使用され、科学者がカンチレバーに直接取り付けられた物質を調査できるようになりました。
ローザンヌにあるスイス連邦工科大学とスイスのローザンヌ大学の生物物理学者ジョバンニ・ロンゴと同僚たちは、これらのカンチレバーを液体の細菌増殖培地に浸し、レーザーを使ってその動きを監視しました。彼らは、媒体中の液体分子の熱運動の結果として、裸のカンチレバーが非常にわずかに動くことを発見しました。次に、カンチレバーの両側を大腸菌で覆いました 食中毒の原因となる可能性のあるバクテリアを調べたところ、すぐに振動がはるかに顕著になることがわかりました。研究者は、バクテリアがエネルギーを代謝する際にバクテリアの内部で起こる化学プロセスが振動を駆動していると考えています。 「私たちが見ているのは、カンチレバーにある種の可動システムがある場合、カンチレバー自体に動きを誘発するということです」とロンゴは説明します。 「正確にどのような代謝運動が見られるかは、まだ研究中です。」
カンチレバーが薬剤の影響を検出できるかどうかを判断するために、研究チームは、培養された細菌が感受性のある抗生物質であるアンピシリンを追加しました。カンチレバーの振動のサイズが 5 分以内にほぼ 20 分の 1 に減少したことを、研究者らは本日 Nature Nanotechnology でオンラインで報告しています。 . 15分後、科学者は抗生物質を新鮮な増殖培地で洗い流しましたが、カンチレバーの動きは再び増加しませんでした.これは、抗生物質が細菌を殺したことを示唆していると研究者は述べています。 E.のアンピシリン耐性株を使用した場合。大腸菌 しかし、最初は振動が減少していたものの、約 15 分以内に正常に戻ったことがわかりました。これは、微生物が回復したことを示しています。
Hegner 氏は、この研究はまだ「基礎科学です。…ER などで使用できるほど堅牢な応用ツールにはまだなっていません」と警告しています。それにはさらに5年か10年かかるかもしれないと彼は言う。
それが起こる前に、研究者はセンサーが何を拾っているのか、そしてその信号がバクテリアとその抗生物質耐性に決定的に関連している可能性があるかどうかを判断する必要がある.また、媒体の特性が結果に影響するかどうかを調べる必要があると彼は言います。 「粘性や密度の異なる培地に細菌を注入すると、センサーの振動にも影響を与える可能性があります。」
スイスの研究者は、彼らのシステムの臨床応用を調査し続けています。彼らは最近、高病原性バクテリアを扱うライセンスを取得したより安全なラボへのアクセスを取得し、これらの微生物での結果を確認するために取り組んでいます.彼らはまた、クリニックを超えて考えています。 「私たちの夢は、このようなものを火星に送り、生命が存在するかどうかを確認することです」とロンゴは言います。 「想像できる他のどの技術よりもはるかに高速です。火星の土の一部を液体の中に入れるだけで、カンチレバーに付着するものは何でも、カンチレバーが動く場合は生きています。」
