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新成像技术成为超级细菌的致命新武器
发布时间: 2013-11-19     来源: http://www.medicalnewstoday.com

    在过去,“超级病菌”对人类的威胁日渐强大。过去,抗生素能很好地治疗各种由病原菌引发的疾病。不过,随着抗生素的滥用,各种超级病菌相继诞生,并愈演愈烈。这也迫使医学界开始在传统药物之外,寻求一种能战胜超级病菌的武器。目前有希望打败超级病菌的武器是抗菌肽(简称AMP),AMP是一种源于大自然鲜为人知的小分子多肽。其抗病机理是作用于细胞膜,在膜上形成跨膜的离子通道,破坏了膜的完整性,造成细胞内容物泄漏,从而杀死细胞。然而,在此抗病机理正式作为一种治愈传染病的疗法之前,研究者们仍然需要从分子理论的角度对AMP与细胞膜相互作用的具体过程有一个更好的了解。

其中,通过利用一项新的成像技术,英国国家物理实验所的研究团队能够对于AMP作用于细胞膜并在膜内形成离子通道时所产生的物理及化学过程有更多的认识。研究团队的队长Paulina D. Rakowska将就最近的研究动态在数字音视频编解码技术标准工作组(简称AVS)第60届国际研讨与展览会上发表讨论,该会议将在美国加州长滩市举行。
由于研究者们无法对此复杂的作用过程进行控制,想要观察到自然产生的AMP作用于细胞膜,在活细胞膜内形成离子通道的过程显得困难重重。在很多情况中,当目标细胞膜内的离子通道扩展到做够大,便于研究者进行观察时,细胞膜内容物就已经发生泄漏、膨胀与破裂了。不过,Rakowska及其共事者利用两种不同的纳米成像系统,通过计算机模拟操作,多肽从头测序方法以及固定在一固体表面的人工磷脂双分子层(称之为支撑磷脂双层膜或者简称为SLB),成功地解决了这一难题。
随着研究者们掌握了作用于SLB上的多肽从头测序的位置及专业方法,对于细胞膜内离子通道的形成过程也就可以直接观察到了。原子力显微镜能提供多肽膜结构成形图像,同时还能结合高分辨率的纳米二次离子质谱技术(简称NanoSIMS)对其进行化学分析。
Rakowska透露,“AFM成像数据显示,多肽的作用与离子通道的形成导致细胞膜产生变化。而纳米二次离子质谱技术对同一样品进行检测时,隐藏了细胞膜内多肽分子的准确位置。”
Rakowska表示,这些观察能从纳米-微米尺度到完整细胞膜的分解过程当中抗菌性离子通道的扩张提供物理与视觉上的证明,这些证明可是前所未有的。
该试验的研究团队包括来自英国国家物理试验所(简称NPL)、伦敦纳米技术研究中心、英国伦敦大学学院与牛津大学、爱丁堡大学以及德国柏林自由大学以及IBM的科学家们。该团队的最新研究成果今日被刊登在美国《国家科学研究院学报》上,研究显示,“纳米成像技术隐藏了磷脂双分子层内离子通道横向扩张。”
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