Работа была издана неделя от 23 июня на Слушаниях Национальной академии наук.Хотя несколько бактериальных разновидностей легко вырастить в лаборатории, нуждаясь в только теплой окружающей среде и большом количестве еды, чтобы умножиться, большинство разновидностей, которые растут в и на человеческом теле, успешно никогда не выращивалось в условиях лаборатории.
Трудно воссоздать сложность микробиома – всего человеческого микробного сообщества – в одной маленькой пластине (блюдо с крышкой с питательными веществами, используемыми, чтобы вырастить микробы), говорят Рустем Исмагилов, Этель Уилсон Боулз и профессор Роберта Боулза Химии и Химического машиностроения в Калифорнийском технологическом институте.Есть тысячи видов микробов в одном образце от человеческого пищеварительного тракта, Исмагилов говорит, «но когда Вы вырастите их всех вместе в лаборатории, быстрее растущие бактерии примут пластину, и у медленно растущих нет шанса – приводящий к очень небольшому разнообразию в выращенном образце». Нахождение медленно растущих микробов интереса похоже на нахождение иголки в стоге сена, он говорит, но его группа хотела решить, что путь к «просто выращивает иглу, не выращивая сено».
Чтобы сделать это, Лян Ма, постдокторский ученый в лаборатории Исмагилова, развивал способ изолировать и вырастить отдельные бактериальные разновидности интереса. Он и его коллеги начали, ища бактериальные разновидности, которые содержали ряд определенных генетических последовательностей.
Целенаправленные последовательности генов принадлежат организмам в списке «Наиболее требуемых» микробов – список, разработанный Национальными Институтами Здоровья (NIH) Проект Микробиома Человека. Микробы, несущие эти генетические последовательности, найдены в изобилии в и на человеческом теле, но были трудными вырасти в лаборатории.Чтобы вырастить эти неуловимые микробы, исследователи Калифорнийского технологического института обратились к SlipChip, микрожидкое устройство, ранее разработанное в лаборатории Исмагилова.
SlipChip составлен из двух стеклянных слайдов, каждый размер кредитной карты, у которых есть крошечные запечатленные углубления, которые становятся каналами, когда гофрированные поверхности сложены друг на друге. Когда образец – говорит, смешанный ассортимент видов бактерий, собранных из биопсии колоноскопии – добавлен к связанным каналам SlipChip, единственный «промах» лучшего чипа превратит каналы в отдельные скважины с каждым хорошо идеально удерживание единственного микроба. После того, как изолированный в изолированном хорошо, каждая отдельная бактерия может разделиться и вырасти, не имея необходимость конкурировать за ресурсы с другими типами быстрее растущих микробов.Исследователи тогда должны были определить, какое отделение SlipChip содержало колонию целевой бактерии – который не является простой задачей, говорит Исмагилов. «Это – Уловка – 22 – Вы должны убить организм, чтобы найти его последовательность ДНК и выяснить, каково это, но Вы хотите живой организм в конце дня, так, чтобы Вы могли вырастить и изучить этот новый микроб», говорит он. «Лян решает это действительно умным способом; он выращивает отделение, полное его целевого микроба в SlipChip, тогда он разделяет отделение в половине.
Одна половина содержит живой организм, и другая половина принесена в жертву за ее ДНК, чтобы подтвердить, что последовательность – последовательность целевого микроба».Метод создания двух половин в каждом хорошо в SlipChip будет издан отдельно в предстоящем выпуске журнала Integrative Biology.Чтобы утвердить новую методологию, исследователи изолировали одну определенную бактерию от Человеческого Проекта Микробиома «Наиболее требуемый» список.
Следователи использовали SlipChip, чтобы вырастить эту бактерию в крошечном объеме промывочной жидкости, которая использовалась, чтобы собрать образец бактерий пищеварительного тракта от волонтера. Так как бактерии часто зависят от питательных веществ и сигналов от внеклеточной окружающей среды, чтобы поддержать рост, вещества от этой жидкости использовались, чтобы воссоздать эту окружающую среду в крошечном отделении SlipChip – ключ к успешному росту трудного организма в лаборатории.После роста чистой культуры ранее неопознанной бактерии Исмагилов и его коллеги получили достаточно генетического материала, чтобы упорядочить высококачественный геном проекта организма.
Хотя геномная последовательность нового организма – полезный инструмент, дальнейшие исследования необходимы, чтобы изучить, как этот вид микроба вовлечен в здоровье человека, говорит Исмагилов.В будущем новый метод SlipChip может использоваться, чтобы изолировать дополнительные ранее некультивированные микробы, позволяя исследователям сосредоточить их усилия на важных целях, таких как те, которые могут относиться к приложениям энергии и производству пробиотиков.
Техника, говорит Исмагилов, позволяет исследователям быть нацеленными на определенные микробы способом, который не был ранее возможен.