Как самодельный микроскоп помог расшифровать механизм защиты «супербактерий»

Исследователи из Университета Монаша с помощью самодельного супермикроскопа, способного видеть строительные блоки бактериальной клеточной стенки, расшифровали, как бактерии буквально выстраивают стену против иммунной системы, что приводит к часто смертельным заболеваниям.

Ключом к пониманию устойчивых к антибиотикам «супербактерий» является детальное изучение их внешней поверхности, которую они представляют иммунной системе человека. Команда под руководством профессора Тревора Литгоу из Института биомедицинских открытий Монаша впервые провела наноразмерный анализ стенки бактерии Escherichia coli (E. coli). Они обнаружили высокоорганизованные кластеры «бета-баррельных ассемблераз» — белковых комплексов, которые строят бактериальную клеточную поверхность.

Работа, опубликованная в Cell Reports, по словам профессора Литгоу, является «большим шагом к пониманию того, как эти бактерии формируют стену против иммунной системы — и также большим шагом к тому, чтобы остановить супербактерии».

Самодельный инструмент для прорыва

Сверхразрешающая микроскопия, за разработку которой в 2014 году была присуждена Нобелевская премия, позволяет «видеть» за пределами дифракционного предела света, предоставляя беспрецедентный обзор клеток и их внутренних структур.

Даже самые точные световые микроскопы не могут увидеть особенности поверхности живой супербактерии. Узнав, что доктор Тоби Белл, руководитель группы флуоресцентной микроскопии одиночных молекул и сверхвысокого разрешения, собрал такой микроскоп в своей лаборатории вручную, профессор Литгоу предложил совместно создать и оптимизировать микроскоп STORM, способный видеть одиночные молекулы в бактерии.

«Тоби и его команда проделали потрясающую работу, установив эту систему в микроскопическом центре Монаша», — отмечает профессор Литгоу. По его мнению, уникальность их подхода в том, что микроскоп был специально адаптирован для изучения ландшафта бактериальной клеточной стенки.

Ключевая роль междисциплинарной команды

Критически важным для этого пятилетнего проекта стала работа аспиранта и соавтора Дильшана Гунасинхе. «Дильшан вывел технологию на предел её возможностей, готовя образцы бактерий и работая с аналитиком Кейтом Шульце, который переписал программное обеспечение, чтобы микроскоп мог "просверлить" изображение до наноразмерного уровня», — сказал профессор Литгоу.

Этот амбициозный проект объединил биохимиков, микроскопистов, физиков, биологов и программистов для визуализации того, что раньше увидеть было невозможно. По словам профессора Литгоу, полученные данные «предоставят исследователям ключевые знания для того, чтобы лишить супербактерии их устойчивости к иммунной системе».