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技術裝備
新成像技術成為超級細菌的致命新武器
發布時間: 2013-11-19     來源: http://www.medicalnewstoday.com

    在過去,“超級病菌”對人類的威脅日漸強大。過去,抗生素能很好地治療各種由病原菌引發的疾病。不過,隨著抗生素的濫用,各種超級病菌相繼誕生,并愈演愈烈。這也迫使醫學界開始在傳統藥物之外,尋求一種能戰勝超級病菌的武器。目前有希望打敗超級病菌的武器是抗菌肽(簡稱AMP),AMP是一種源于大自然鮮為人知的小分子多肽。其抗病機理是作用于細胞膜,在膜上形成跨膜的離子通道,破壞了膜的完整性,造成細胞內容物泄漏,從而殺死細胞。然而,在此抗病機理正式作為一種治愈傳染病的療法之前,研究者們仍然需要從分子理論的角度對AMP與細胞膜相互作用的具體過程有一個更好的了解。

其中,通過利用一項新的成像技術,英國國家物理實驗所的研究團隊能夠對于AMP作用于細胞膜并在膜內形成離子通道時所產生的物理及化學過程有更多的認識。研究團隊的隊長Paulina D. Rakowska將就最近的研究動態在數字音視頻編解碼技術標準工作組(簡稱AVS)第60屆國際研討與展覽會上發表討論,該會議將在美國加州長灘市舉行。
由于研究者們無法對此復雜的作用過程進行控制,想要觀察到自然產生的AMP作用于細胞膜,在活細胞膜內形成離子通道的過程顯得困難重重。在很多情況中,當目標細胞膜內的離子通道擴展到做夠大,便于研究者進行觀察時,細胞膜內容物就已經發生泄漏、膨脹與破裂了。不過,Rakowska及其共事者利用兩種不同的納米成像系統,通過計算機模擬操作,多肽從頭測序方法以及固定在一固體表面的人工磷脂雙分子層(稱之為支撐磷脂雙層膜或者簡稱為SLB),成功地解決了這一難題。
隨著研究者們掌握了作用于SLB上的多肽從頭測序的位置及專業方法,對于細胞膜內離子通道的形成過程也就可以直接觀察到了。原子力顯微鏡能提供多肽膜結構成形圖像,同時還能結合高分辨率的納米二次離子質譜技術(簡稱NanoSIMS)對其進行化學分析。
Rakowska透露,“AFM成像數據顯示,多肽的作用與離子通道的形成導致細胞膜產生變化。而納米二次離子質譜技術對同一樣品進行檢測時,隱藏了細胞膜內多肽分子的準確位置。”
Rakowska表示,這些觀察能從納米-微米尺度到完整細胞膜的分解過程當中抗菌性離子通道的擴張提供物理與視覺上的證明,這些證明可是前所未有的。
該試驗的研究團隊包括來自英國國家物理試驗所(簡稱NPL)、倫敦納米技術研究中心、英國倫敦大學學院與牛津大學、愛丁堡大學以及德國柏林自由大學以及IBM的科學家們。該團隊的最新研究成果今日被刊登在美國《國家科學研究院學報》上,研究顯示,“納米成像技術隱藏了磷脂雙分子層內離子通道橫向擴張。”
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