Российские биологи разработали способ функционального анализа сложных микробных сообществ при помощи высокопроизводительной микрофлюидной платформы. Метод позволяет определять состав сообществ, размножая отдельные клетки внутри капель водно-жировой эмульсии. Таким способом можно искать продуцентов новых антибиотиков и определять устойчивость к ним бактерий из любых экзотических источников. В качестве примера такого анализа в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи изучили микробиоту из ротовой полости бурого медведя и нашли там вещество, подавляющее рост метициллин-устойчивого золотистого стафилококка.
Традиционные микробиологические методы исследования бактерий подразумевают выделение чистой (изолированной) культуры микроорганизма и дальнейшую работу с ней. При изучении микробных сообществ из разных экологических ниш, от человеческих фекалий до горячих источников Камчатки, ученые часто оценивают их по суммарному геному всех находящихся в образце бактерий. Геномный анализ бывает достаточно информативным, однако не всегда позволяет в полной мере оценить функциональные возможности микроорганизмов, например, способность к продукции новых антибиотиков или устойчивость к ним.
Сотрудники лаборатории Александра Габибова в московском Институте биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова, в частности, Станислав Терехов, Илья Остерман и Иван Смирнов вместе с коллегами из Сколтеха, в том числе Константином Севериновым разработали способ, позволяющий анализировать свойства отдельных клеток при помощи микрофлюидной платформы. Метод подразумевает упаковку отдельных клеток в капли водно-жировой эмульсии, и последующую высокопроизводительную сортировку капель, например, по флуоресценции репортерных белков. Скорость сортировки достигает 30 тысяч капель в секунду, таким образом за короткое время можно «просмотреть» огромное количество бактерий из любого экзотического источника и отобрать клетки с нужными свойствами. При этом внутри капель клетки могут делиться.
Для демонстрации возможностей платформы авторы работы проанализировали микробиоту ротовой полости дикого сибирского бурого медведя. Ученые поставили себе задачу найти в слюне медведя продуцентов антибиотиков, активных в отношении метициллин-устойчивого золотистого стафилококка — возбудителя опасных внутрибольничных инфекций. Для этого клетки микроорганизмов из медвежьей пасти упаковали в капельки вместе с клетками стафилококка, которые несли ген зеленого флуоресцентного белка. Далее при помощи сортера ученые отобрали те клетки, где стафилококк не размножался, и определили, что за микроорганизм там находился. Оказалось, что в слюне медведя наибольшей противомикробной активностью обладает штамм Bacillus pumilus — продуцент антибиотика амикумацина А.
Этот антибиотик уже был известен ученым, но дополнительный анализ генома бацилл из медведя позволил обнаружить новый ген устойчивости к нему — киназу AmiN, которая фосфорилирует антибиотик и делает его неактивным.
Дарья Спасская
Источник: nplus1.ru