CellASIC? ONIX微流控芯片，讓細(xì)菌“無處可逃”

默克生命科學(xué)

2021.10.09

本文在研究中采用了CellASIC? ONIX系列微流控芯片系統(tǒng)。

細(xì)菌耐藥性是什么？

細(xì)菌耐藥性在全球范圍內(nèi)的傳播是公共衛(wèi)生領(lǐng)域最為關(guān)注的問題之一，也是微生物學(xué)研究的重點(diǎn)。細(xì)菌耐藥性（Resistance to Drug?）又稱抗藥性，指細(xì)菌對(duì)于抗菌藥物作用的耐受性，耐藥性一旦產(chǎn)生，抗生素的作用就明顯下降。

對(duì)耐藥共生菌、環(huán)境菌和致病菌的分析顯示，對(duì)目前臨床治療中使用的大多數(shù)抗生素都有耐藥性細(xì)菌。

耐藥性是如何獲得的？

耐藥性根據(jù)其發(fā)生原因可分為獲得耐藥性和天然耐藥性。自然界中的病原體，如細(xì)菌的某一株可存在天然耐藥質(zhì)粒。當(dāng)長(zhǎng)期應(yīng)用抗生素時(shí)，占多數(shù)的敏感菌株不斷被殺滅，耐藥菌株就大量繁殖，代替敏感菌株，而使細(xì)菌對(duì)該種藥物的耐藥率不斷升高。

除此之外，耐藥性還可以在細(xì)菌之間傳遞，這種是獲得耐藥性。Tatum和Lederberg發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌間遺傳物質(zhì)交流的現(xiàn)象，耐藥性的傳播主要是通過水平轉(zhuǎn)移具有耐藥性的質(zhì)粒獲得。質(zhì)粒是一類存在于細(xì)菌的遺傳物質(zhì)DNA之外，能自主復(fù)制的環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒的傳遞可以借助熒光成像的方法來進(jìn)行觀察。

利用熒光成像觀察細(xì)菌間質(zhì)粒傳遞

2019年法國里昂大學(xué)分子微生物學(xué)與結(jié)構(gòu)生物化學(xué)中心發(fā)表Science文章，Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer，構(gòu)建了細(xì)菌之間抗藥質(zhì)粒傳遞的模型，進(jìn)行了相關(guān)研究。

為了更清楚的觀察到細(xì)菌間耐藥質(zhì)粒的傳遞，該文章構(gòu)建了細(xì)菌間AcrAB-TolC抗四環(huán)素質(zhì)粒傳遞的熒光模型：模型采用E.coli.細(xì)菌。

分別是表達(dá)紅色熒光質(zhì)粒的供體細(xì)菌和表達(dá)綠色熒光質(zhì)粒的受體細(xì)菌。當(dāng)發(fā)生耐藥質(zhì)粒轉(zhuǎn)移時(shí)，在受體細(xì)菌中會(huì)產(chǎn)生紅色和綠色熒光的puncta。通過計(jì)數(shù)puncta的數(shù)量就可以對(duì)耐藥轉(zhuǎn)移能力的大小進(jìn)行量化。

熒光細(xì)菌構(gòu)建完畢后就可以上到顯微鏡上進(jìn)行觀察，細(xì)菌的觀察和常規(guī)的貼壁細(xì)胞的觀察有著很大的不同，細(xì)菌本身比細(xì)胞的體積小很多，必須上到高倍物鏡，從而對(duì)觀察板的介質(zhì)的光透過率和平整度有很高的要求。此外，細(xì)菌本身在培養(yǎng)液中是懸浮生長(zhǎng)，和懸浮細(xì)胞類似，會(huì)飄來飄去，想要固定觀察某一個(gè)細(xì)菌是很困難的。

因此，研究者需要一套特制的觀察系統(tǒng)。

本文在研究中采用了CellASIC? ONIX系列微流控芯片系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的溫度、氣體控制幫助細(xì)菌的觀察維持在37?°C?，持續(xù)4-6h；同時(shí)借助其梯度高度的微孔板，保證了細(xì)菌不會(huì)上下左右的飄動(dòng)，使得追蹤特定細(xì)菌的連續(xù)變化成為可能。

170um的高透底面也可以支持高倍物鏡的放大，puncta清晰可見，經(jīng)過分析后可以輕松獲得基于時(shí)間軸的耐藥性變化趨勢(shì)：

CellASIC? ONIX系列整套系統(tǒng)如下：

CAX2-S0000?

CellASIC ONIX2 Microfluidic System

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