แบคทีเรีย

Rosenthal และเพื่อนร่วมงานของเขาจาก Harvard, Princeton และ Danisco Animal Nutrition ค้นพบโดยใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ ว่าเซลล์ที่เหมือนกันทางพันธุกรรมภายในชุมชนแบคทีเรียมีหน้าที่ต่างกัน โดยสมาชิกบางคนประพฤติตัวว่านอนสอนง่าย และเซลล์อื่นๆ ผลิตสารพิษที่ทำให้เรารู้สึกไม่สบาย "แบคทีเรียมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากที่เราคิดไว้มาก" โรเซนธาลกล่าว "แม้ว่าเราจะศึกษาชุมชนของแบคทีเรียที่มีพันธุกรรมเหมือนกันทั้งหมด พวกมันก็ไม่ได้ทำหน้าที่เหมือนกันทั้งหมด เราต้องการทราบสาเหตุ" ผลการวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในNature Microbiologyมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจว่าทำไมและเหตุใดชุมชนแบคทีเรียจึงเลื่อนหน้าที่ไปยังเซลล์บางเซลล์ และอาจนำไปสู่วิธีการใหม่ในการจัดการกับการทนต่อยาปฏิชีวนะในอนาคต โรเซนธาลตัดสินใจพิจารณาอย่างละเอียดว่าเหตุใดเซลล์บางเซลล์จึงทำหน้าที่เป็น "พลเมืองที่ประพฤติดี" และเซลล์อื่นๆ เป็น "ตัวการที่ไม่ดี" ซึ่งมีหน้าที่ในการปล่อยสารพิษสู่สิ่งแวดล้อม เขาเลือกClostridium perfringensซึ่งเป็นแบคทีเรียรูปแท่งที่สามารถพบได้ในลำไส้ของมนุษย์ สัตว์มีกระดูกสันหลัง แมลง และดิน เป็นจุลินทรีย์ในการศึกษาของเขา ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ที่เรียกว่า microfluidic droplet generator พวกเขาสามารถแยกหรือแบ่งเซลล์ แบคทีเรีย เดี่ยวออกเป็นหยดเพื่อถอดรหัสทุกเซลล์ พวกเขาพบว่า เซลล์ C. perfringensที่ไม่ได้ผลิตสารพิษได้รับสารอาหารอย่างดี ในทางกลับกัน เซลล์ C. perfringens ที่ผลิตสารพิษ ดูเหมือนจะขาดสารอาหารที่สำคัญเหล่านั้น "ถ้าเราให้สารอาหารเหล่านี้มากขึ้น" โรเซนธาลตั้งสมมติฐาน "บางทีเราอาจทำให้เซลล์ที่ผลิตสารพิษมีพฤติกรรมดีขึ้นเล็กน้อย" จากนั้นนักวิจัยได้เปิดเผยเซลล์ของนักแสดงที่ไม่ดีกับสารที่เรียกว่าอะซิเตต สมมติฐานของพวกเขาเป็นจริง ไม่เพียงแต่ลดระดับสารพิษในชุมชนเท่านั้น แต่จำนวนผู้กระทำผิดก็ลดลงเช่นกัน แต่ผลที่ตามมาของผลลัพธ์อันน่าประหลาดใจดังกล่าว กลับมีคำถามมากมายผุดขึ้นมา ตอนนี้พวกเขารู้แล้วว่าสารอาหารมีบทบาทสำคัญในความเป็นพิษ โรเซนธาลสงสัยว่ามีปัจจัยเฉพาะที่พบในสิ่งแวดล้อมที่อาจ 'เปิด' การผลิตสารพิษในการติดเชื้อประเภทอื่นหรือไม่ หรือการค้นพบใหม่นี้เป็นจริงเฉพาะกับเชื้อ C เท่านั้น เพอร์ฟรินเกนส์ บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ Rosenthal ตั้งทฤษฎีว่าการแนะนำสารอาหารให้กับแบคทีเรียสามารถให้การรักษาทางเลือกใหม่สำหรับสัตว์และมนุษย์ ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตจำลองClostridium perfringensเป็นศัตรูตัวฉกาจในโรงเลี้ยงไก่ ในขณะที่อุตสาหกรรมอาหารกำลังเปลี่ยนจากการใช้ยาปฏิชีวนะ สัตว์ปีกก็ไม่ได้รับการป้องกันจากโรคที่แพร่กระจายอย่างรวดเร็วและเป็นอันตรายถึงชีวิต การค้นพบล่าสุดจาก Rosenthal และคณะ อาจทำให้เกษตรกรมีเครื่องมือใหม่ในการลดแบคทีเรียก่อโรคโดยไม่ต้องใช้ยาปฏิชีวนะ สำหรับมนุษย์เรายังมีงานที่ต้องทำอีกมาก Rosenthal กำลังอยู่ในกระบวนการร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานทั่ว UNC เพื่อนำผลการวิจัยล่าสุดของเขาไปใช้ในการจัดการกับความทนทานต่อยาปฏิชีวนะ ความทนทานต่อยาปฏิชีวนะเกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียบางชนิดสามารถหลบเลี่ยงเป้าหมายของยาได้ แม้ว่าชุมชนจะไม่ได้เกิดการกลายพันธุ์เพื่อทำให้เซลล์ทั้งหมดต้านทานต่อยาปฏิชีวนะก็ตาม ความอดทนดังกล่าวอาจส่งผลให้การรักษามีประสิทธิภาพน้อยลง แต่กลไกที่ควบคุมความอดทนไม่เป็นที่เข้าใจกันดี ในระหว่างนี้ Rosenthal จะทำการวิจัยชุมชนแบคทีเรียที่มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ เหล่านี้ต่อไป เพื่อทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นว่าเหตุใดพวกมันจึงทำสิ่งที่พวกเขาทำ