Исследователи из Политехнического университета Милана разработали метод, позволяющий контролировать специфические функции бактерий с помощью светочувствительных материалов. Проект «Engineering of Bacteria to See Light» (EOS) стал пионером в создании системы, которая позволяет бактериям воспринимать свет и преобразовывать световую энергию в электрические сигналы через их мембраны без необходимости генетической модификации. Этот метод рассматривается как перспективное решение растущей глобальной проблемы устойчивости к антибиотикам.
Потенциальные применения
Среди потенциальных применений — разработка антимикробных платформ нового поколения, где свет используется для воздействия на устойчивые патогены, и биосовместимые «бактериальные роботы», управляемые светом, способные доставлять лекарства в определённые участки тела, даже труднодоступные, такие как желудочно-кишечный тракт.
Как это работает?
Исследовательская группа Политехнического университета Милана использует специальные фототранспортирующие молекулы, которые необратимо прикрепляются к поверхности бактерий. При воздействии света эти молекулы изменяют электрический потенциал бактериальной мембраны.
Профессор кафедры физики и научный координатор проекта EOS Джузеппе Мария Патерно сказал: «Это взаимодействие между светом и электрическими сигналами позволяет нам контролировать ключевые биологические процессы, такие как движение, образование биоплёнок и чувствительность к антибиотикам. Манипулируя мембранным потенциалом по требованию, мы можем влиять на поглощение антибиотиков и восстанавливать или даже повышать эффективность лечения устойчивых штаммов».
Первые результаты
Первые результаты команды, опубликованные в The European Physical Journal Plus, демонстрируют, что оптомодуляция, то есть светоиндуцированная модуляция электрических сигналов, напрямую влияет на поглощение антибиотиков.
Используя светочувствительную молекулу под названием Ziapin2, исследователи изменили мембранный потенциал Bacillus subtilis, модулируя действие антибиотиков, таких как канамицин (который действует внутри клетки) и ампициллин (который воздействует на клеточную стенку).
Под воздействием синего света (470 нм) эффективность канамицина значительно снижалась, что свидетельствует о том, что мембранный потенциал играет решающую роль в поглощении препарата. Ампициллин, напротив, сохранял большую часть своей эффективности при освещении, — сказал Патерно.