Naučnici su identifikovali mnoge vrste bakterija u ustima, ali ostaju mnogi problemi u razumevanju kako one rade jedna sa drugom. Jedan od problema je taj što se mikrobi sami sastavljaju u gusto zbijene biofilmove više vrsta. Njihova gustina i složenost predstavljaju akutne poteškoće za vizuelizaciju pojedinačnih ćelija i analizu njihovih interakcija na nivou jedne ćelije.
Naučnici ADA Forsith razvili su novi pristup slikanju koji omogućava analizu prostornih veza između bakterija, uključujući snagu adhezivnih sila koje ih drže zajedno. Adhezija je od fundamentalnog značaja u mikrobnim biofilmima koji su podložni protoku, kao što su oni u ustima. Zbog protoka pljuvačke, svaki oralni mikrob koji se ne zalepi za oralnu površinu kao što su zubi, jezik ili desni – bilo direktno ili indirektno kroz interakciju sa drugim zalepljenim mikrobima – biće ispran u gastrointestinalni trakt.
Naučnici detaljno navode svoja otkrića u novom radu objavljenom u časopisu Proceedings of the National Academi of Science. Dok se tradicionalne tehnike ekspanzione mikroskopije koriste kao metode za poboljšanje rezolucije, naučnici imaju drugačiji pristup; oni koriste nekonvencionalnu primenu ekspanzione mikroskopije koja omogućava ‘razbijanje’ pojedinačnih bakterijskih ćelija unutar viševrstnog biofilma.
Tehnika se oslanja na gel koji može da bubri i koji proširuje prostor između bakterijskih ćelija, ali ne širi prostor unutar ćelija. Oticanje gela stvara nadmetanje između sila ekspanzije gela i sila lepljenja između mikroba. Slabo adherentne ćelije će se razdvojiti, dok će snažno adherentne ćelije ostati zajedno. Na ovaj način, relativna snaga interakcije mikroba i mikroba unutar mikrobnih biofilma može se odrediti na nivou jedne ćelije.
Istraživači su primenili novi pristup da analiziraju modelne mikrobne zajednice, posebno interakcije Fusobacterium nucleatum-Streptococcus i Schaalia-TM7. Otkrili su da se Fusobacterium nucleatum jače vezuje za Streptococcus sanguinis nego za Streptococcus mutans. Ovo može biti važno jer se Streptococcus mutans obično povezuje sa zubnim šupljinama.
„Ranije smo mogli da identifikujemo bakterijske vrste u oralnom mikrobiomu, ali sada možemo da proučavamo način na koji mikrobi u ovim zajednicama biofilma interaguju“, rekao je dr Pu-Ting Dong, vodeći istraživač i ko-korespondent na papir. „Zaista možemo odrediti na nivou jedne ćelije koliko se snažno bakterija A vezuje za bakteriju B ili bakterija B sa bakterijom C.
Sposobnost analize adhezivnih interakcija između bakterija je revolucionarna, omogućavajući nova otkrića u mikrobiologiji. Napor kombinuje duboko znanje i iskustvo viših članova odeljenja za mikrobiologiju ADA Forsith, uključujući glavnog izvršnog direktora AFI, Veniuan Shi, Ph.D.; Ksuesong He, DDS, Ph.D., pionir u mikrobiologiji; i Geri Borisi, doktor nauka, naučnik koji je prvi uveo CLASI-FISH imidžing, tehniku koja omogućava naučnicima da analiziraju prostorne zajednice u oralnom mikrobiomu.
„Ovaj interdisciplinarni projekat nam je omogućio da uparimo ono što znamo o mikrobnim zajednicama sa nekonvencionalnim načinom vizuelizacije njihovih interakcija“, rekao je dr Borisi. „Ovo otkriće možemo primeniti da poboljšamo naše razumevanje odnosa između bakterija. Dr. On je bio prvi koji je kultivisao TM7, sveprisutnu grupu ultra malih episimbiotskih bakterija koje žive u ljudskoj usnoj duplji, ali sa nedovoljno proučavanom biologijom, a sada smo koristili nova tehnika snimanja za određivanje jačine interakcije TM7 sa njegovom ćelijom domaćinom, Schaalia odontolitica.“
Tradicionalno, pojedine vrste bakterija su prepoznate kao uzročnici bolesti u usnoj duplji. Oralni mikrobiolozi sada shvataju da pojedinačni patogeni nisu jedini uzrok bolesti. Umesto toga, cela zajednica mikroba komunicira jedni sa drugima i ljudskim domaćinom na složene načine, što ponekad dovodi do bolesti.
Više informacija: Pu-Ting Dong et al, Adhezivne interakcije unutar mikrobnih konzorcijuma mogu se razlikovati na nivou jedne ćelije putem ekspanzione mikroskopije, Proceedings of the National Academi of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2411617121
Informacije o časopisu: Zbornik radova Nacionalne akademije nauka
Obezbeđuje Forsajt institut
Istražite dalje
