Чтобы изучить механизмы взаимодействия болезнетворных микроорганизмов с факторами иммунитета человека, авторы применили новый подход, позволяющий регистрировать силу взаимодействия отдельной бактериальной клетки с моноклональными антителами с использованием оптического пинцета.
В основе его работы лежит принцип лазерной ловушки: при особом распределении мощности излучения лазерный луч, падающий на микроскопические частицы, захватывает их и дает возможность ими манипулировать. Такая установка, в частности, позволяет перемещать единичные клетки в жидкой среде на фиксированное расстояние.
При подведении бактериальной клетки, захваченной лазером, к твердой подложке с "пришитыми" к ней антителами, между ними формируется связь. Когда клетку отводят обратно, эта связь разрывается – мы наблюдаем резкий скачок сигнала фотодетектора. Наша программа анализирует эти данные, фиксируя силу межмолекулярного взаимодействия, —
рассказал профессор кафедры биотехнологии ВятГУ Андрей Бывалов.
По его словам, аналогичный подход ученые использовали и при выяснении значимости того или иного бактериального антигена в адгезии микроба к антителам или клеткам человека. В последнем случае клетки человека фиксируются на подложке, а вместо бактериальной клетки лазерным лучом захватывается микросфера, предварительно покрытая интересующим исследователя антигеном, который выделяют из микробной биомассы.
Снижение силы связи в такой модельной системе или системе "бактерия – клетка человека" после введения в нее каких-либо препаратов может свидетельствовать о перспективах разработки на их основе антиадгезивных медицинских средств в этом относительно новом направлении борьбы с бактериальными инфекциями. В целом, результаты таких исследований будут способствовать созданию или совершенствованию новых средств и методов диагностики, профилактики и терапии некоторых инфекционных заболеваний, —
отметил Бывалов.
По словам исследователей, оптический пинцет широко используется в различных отраслях биологии для изучения процессов в живых клетках: синтеза нуклеиновых кислот, белков, работы ферментов, жгутиков, клеточного транспорта. Теперь тот же принцип применен для изучения начальных стадий взаимодействия бактерий с клетками человеческого организма.
Коллектив исследователей из Вятского государственного университета (ВятГУ) и Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук планирует продолжать работы по изучению взаимодействия антигенов бактерий рода Yersinia с поверхностью живых клеток млекопитающих. Ими также проводятся пробные исследования механизмов подвижности энтеробактерий.
Работы выполнены учеными Вятского государственного университета при поддержке гранта президента РФ МК-3383.2021.1.4 для молодых российских ученых – кандидатов наук и гранта РФФИ № 20-34-90013.
