Бактерии, различимые при УЗИ

Ультразвуковое исследование (УЗИ) хорошо зарекомендовало себя для исследования внутренних органов. Однако недавно удалось адаптировать его для изучения бактериальных сообществ, если в них включены бактерии, распознаваемые с помощью ультразвука. Такие микроорганизмы способны формировать внутриклеточные белковые структуры, заполненные газом, газовые везикулы. Похожие везикулы встречаются среди бактерий, обитающих в водной среде, они используют их для регуляции плавучести.

При проведении УЗИ звуковые волны направляются вглубь ткани, а отражающееся от неё эхо фиксируется датчиками прибора. На эти возвращающиеся к датчику волны влияет плотность материи, через которую проходит звук. Газовые везикулы рассеивают ультразвук, что позволяет выявлять содержащие их бактерии. Более сильное воздействие ультразвука разрушает везикулы, благодаря чему их выявление становится более специфичным: если при усилении воздействия сигнал теряется, это указывает на то, что выявленное препятствие было именно газовыми везикулами бактерий.

Генетически модифицированные бактерии, в клетках которых формируются газовые везикулы, могут выявляться с помощью ультразвука даже при относительно невысокой концентрации в кишечнике мыши, порядка 5 x 107 клеток на миллилитр. Метод позволяет оценить рост бактерий в различных отделах кишечника. Точно также была показана возможность выявления сальмонелл, проникших в опухоль. Если ввести в геном штамма гены, определяющие формирование везикул, можно в реальном времени оценить его взаимодействие с организмом, что важно при разработке препаратов, содержащих живые культуры бактерий. Такие препараты уже создаются в различных лабораториях. Например, штаммы кишечной палочки применяют при инфекциях пищеварительной системы, а Salmonella enterica, проникающая в опухолевую ткань, может применяться в лечении рака.

использование ультразвука для оценки кишечной микробиоты

Методика может применяться не только для изучения поведения бактерий в организме мышей, например, она может находить применение при доклинических исследованиях терапевтических штаммов. Её можно использовать при контроле поведения тех же штаммов в организме человека уже после одобрения препарата для клинического применения. Модифицированные штаммы могли бы стать не только компонентом лекарств, но и использоваться для оценки состояния пациента. Например, они могли бы подавать распознаваемый ультразвуком сигнал в ответ на изменения, происходящие в кишечнике, и использоваться для диагностики заболеваний.

Ricard Solé, Nuria Conde-Pueyo. Ultrasound approach tracks gut microbes. Nature. 2018. V. 553. N 7686. P. 36-37.

Все новости

ФБУН НИИ эпидемиологии
и микробиологии имени Пастера
Отдел новых технологий