Znajdź zawartość

Bakterie kojarzą się głównie ze śmierdzącymi substancjami, które produkują – warto wspomnieć choćby o siarkowodorze czy merkaptanach – lecz okazuje się, że organizmy te dysponują też molekularnym nosem. Zespół mikrobiologów z Uniwersytetu w Newcastle wykazał, że bakterie potrafią w ten sposób wykryć lotne związki, np. amoniak, wytwarzane przez inne rywalizujące z nimi mikroby. Zespół doktora Reinderta Nijlanda ustalił, że po "wyniuchaniu" konkurencji bakterie zaczynają tworzyć biofilm – czyli trójwymiarową kolonię zawieszoną w macierzy zewnątrzkomórkowych polimerów, która może przylegać do wilgotnych powierzchni. Z biofilmami związana jest lekooporność, stanowią one również główną przyczynę zakażeń implantów medycznych, takich jak zastawki serca, endoprotezy bioder czy nawet implanty piersi. Poza tym Brytyjczycy wspominają o tzw. biofoulingu, o którym po raz pierwszy napisano na początku XX wieku. W literaturze limnologicznej organizmy poroślowe nazwano wtedy mianem Aufwuchsmarine biofouling. Obrastanie kadłubów statków przynosi ogromne straty. Stają się one bowiem nadmiernie obciążone, co wiąże się ze zwiększonym tarciem i zużyciem paliwa. Odkrycie Nijlanda pozwoli lepiej zrozumieć mechanizm tworzenia biofilmów oraz ustalić, jak nimi manipulować dla naszych korzyści. To pierwszy dowód na istnienie bakteryjnego nosa, zdolnego do wykrywania potencjalnych konkurentów. Biofilm odgrywa ważną rolę zarówno w warunkach medycznych, jak i przemysłowych, dlatego fakt, że komórki tworzyły go pod wpływem ekspozycji na amoniak, ma kapitalne znaczenie [...]. Następnym krokiem będzie zidentyfikowanie nosa lub czujnika, który realizuje funkcję powonienia. Najnowsze odkrycie pokazuje, że bakterie dysponują co najmniej czterema z pięciu zmysłów: 1) reagują na światło, co odpowiada wzrokowi, 2) przejawiają zależną od kontaktu ekspresję genów (dotyk), 3) reagują na obecne w środowisku związki chemiczne i toksyny albo pod wpływem bezpośredniego kontaktu (smak), albo 4) stykając się z nimi przez powietrze (powonienie). Amoniak to jedno z najprostszych źródeł azotu – składnika kluczowego dla bakteryjnego wzrostu. Używając dwóch konkurencyjnych gatunków bakterii Bacillus subtilis i B. licheniformus, akademicy wykazali, że lotny amoniak stymulował tworzenie biofilmu, a siła reakcji spadała w miarę zwiększania odległości między koloniami. Zmysł węchu zaobserwowano u wielu istot, nawet u drożdży i śluzowców, ale nasze studium pokazuje po raz pierwszy, że powonienie występuje także u bakterii. Z ewolucyjnego punktu widzenia wierzymy, że to może być pierwszy przykład na to, jak żyjący organizm nauczył się wyczuwać inne organizmy – podsumowuje nadzorujący projekt prof. Grant Burgess.

Naukowcy z uniwersytetów Glasgow i Strathclyde pracują nad urządzeniem, nazywanym roboczo nosem molekularnym, które znacznie skraca czas pracy nad nowymi lekami. Wyposażono je w 1000 czujników, które pozwalają stwierdzić dużo szybciej niż konwencjonalne metody, jak ludzkie komórki zareagują na określoną substancję. I tak np. dane na temat skutków ubocznych uzyskują nie po roku, lecz po 4 dniach. Badacze mają nadzieję, że konstruowanie nosa zakończy się w ciągu 4 lat. Zaoszczędziłby on wiele czasu i pieniędzy. Obecnie nad nowym medykamentem pracuje się mniej więcej 15 lat. Ze względu na efekty uboczne po zakończeniu prób klinicznych na ludziach tylko 1 z 30 leków zostaje dopuszczony do użytku. Urządzenie Szkotów pozwala na nagranie reakcji komórek (wzorca sygnatury) na lek. Można ustalić wzorzec dla każdego skutku ubocznego z osobna. Gdyby podczas badania opracowywanego właśnie leku naukowcy zauważyli sygnały świadczące o wywoływaniu określonej niepożądanej reakcji, byłby on eliminowany na wczesnych etapach rozwoju. Farmakolodzy chcieliby stworzyć bank wzorców sygnatury dla różnych efektów ubocznych. Wtedy wystarczyłoby porównać otrzymany zapis ze standardem. Molekularny nos pozwala całkowicie zrezygnować z testowania leków na zwierzętach. Dysponując nosem molekularnym, można wziąć pewną liczbę leków ze znanymi efektami ubocznymi i ustalić typowe dla nich wzorce sygnatury, których należy się wystrzegać. Urządzenie potrafi również zidentyfikować wzorce wartych naśladowania leków idealnych. To świetny sposób wstępnego przesiewu opracowywanych medykamentów – chwali się profesor Walter Kolch z Uniwersytetu w Glasgow.