ومنصة للفحوصات مكافحة بيوفيلم مناسبة لاستكشاف المكتبات مركب طبيعي

يمكن للبكتيريا التبديل بين اثنين من أنماط الحياة المختلفة جدا، العوالق واطئة، منها بيوفيلم هو المثال الأكثر شيوعا. في الأغشية الحيوية، والبكتيريا تشكل المجتمعات تنظيما جزءا لا يتجزأ من الذات المنتجة مصفوفة ^1. هذه المصفوفة الذات المنتجة هي الحاجز بين البكتيريا والبيئة الخارجية، وأنه يحمي الخلايا الميكروبية، وحفظ لهم على مقربة. تكوين مصفوفة بيوفيلم يختلف بين وحتى داخل الأنواع، ولكنها تتكون في معظمها من شبكة محكمة من عديدات سكر شحمية، والحمض النووي خارج الخلية، والبروتينات. تخدم مصفوفة بمثابة حاجز مادي يحول دون دخول عوامل ضارة، ولكنه يحمي أيضا بيوفيلم من الجفاف وتمنع المواد المغذية من الهرب الخلية ^2.

وتعتبر الأغشية الحيوية باعتبارها واحدة من أكثر الموضوعات الصعبة المتمثلة في الطب الحيوي الحديث، وأنها هي المسؤولة يزعم لأكثر من 80٪ من حالات العدوى للمضادات الحيوية متسامحة ^3. أنها يمكن التخلصوضع والتسامح عالية بطبيعتها ضد التهديدات الخارجية: الرطوبة والضغط الاسموزي، إجهاد ^4، الحرارة، الأشعة فوق البنفسجية ⁵ والمطهرات والعوامل المضادة للجراثيم، والمضيف نظام المناعة ^1. على سبيل المثال، فقد تبين أن تركيز عامل مضاد للميكروبات المطلوبة اللازمة لقتل بيوفيلم إلى أن تكون أعلى ما يصل إلى 1،000 مرات في مقارنة إلى ما هو مطلوب لقتل البكتيريا العوالق. يبدو أن تفسير لهذا التسامح العالي ليكون سياقاتها. وتقدم المصفوفة حاجز مادي أن يقلل من تغلغل المضادات الحيوية في بيوفيلم. أيضا، وخلايا داخل الأغشية الحيوية متنوعة ظاهريا. انتقالهم بين الدول الأيض المختلفة بسبب الانحدار الحالية من الأكسجين والمغذيات، والأيض بين الأجزاء الداخلية والخارجية للبيوفيلم ^6. وبالتالي، في بعض المناطق بيوفيلم، مثل القلب، ويحرمون البكتيريا من الأوكسجين والمواد المغذية والعيش في أقل نشاطا أيضي أو حالة سبات تماما <suص> 7. ويشار إلى خلايا نائمة تماما إلى الخلايا كما persister، وأنها ليست عرضة للعلاجات المضادة للميكروبات التقليدية ^8. وبالتالي، فمن المرجح أن بيوفيلم مرونة تنشأ من مجموعة من الآليات المقترحة حاليا وغيرها، غير معروف حتى الآن. المكورات النيابة. لا تزال من بين البكتيريا إيجابية الجرام الأكثر إشكالية، مما تسبب شديدة، غالبا ما ترتبط بيوفيلم، الالتهابات ^4. ويشار إلى أن ما يصل إلى 99٪ من كل البكتيريا ترتبط داخل الأغشية الحيوية، مما يجعل من نمط الحياة البكتيرية الغالبة ^3. ومع ذلك، فقد وضعت كل من المضادات الحيوية الموجودة حاليا ضد وحيدة الخلية (العوالق) البكتيريا. وحتى الآن، ذخيرة محدود جدا من جزيئات موجودة التي يمكن أن تعمل بشكل انتقائي على الأغشية الحيوية ناضجة. وقد أدى هذا الوضع تحولا تدريجيا في اكتشاف المخدرات، الذي تم حث البحث عن معاداة الأغشية الحيوية لتحتل مكانا أكثر بروزا.

من منهجيهمنظور كال، تحديات إضافية موجودة، كما لم توضع إلا لعدد محدود من وسائل بيوفيلم من قبل منظمات وضع المعايير، وخاصة تلك التي تنطبق على فحص عالية الإنتاجية من المكتبات الكيميائية. وتستند جميع المقايسات الموحدة (مع استثناء واحد فقط) على المفاعلات بيوفيلم، وهذه الأساليب تتطلب كميات عاملة كبيرة وكميات كبيرة من المركبات لفحصها، والتي عادة ما تكون غير متوفرة أثناء مرحلة الفحص المبكر ^9-12. وموحد فحص الفرز ينطبق إلا الحالية هو ما يسمى جهاز كالجاري بيوفيلم، والتي وضعت المتوفرة تجاريا الحد الأدنى بيوفيلم القضاء على تركيز (MBEC) نظام ^13-15. ومع ذلك، فإن الحد من هذا الاختبار هو أن الأغشية الحيوية تزرع على أوتاد، وليس كل الأنواع البكتيرية أو حتى سلالات داخل نفس النوع قادرون على تشكيل الأغشية الحيوية على هذا الجهاز. وعلاوة على ذلك، الأساليب التي يمكن تطبيقها بشكل خاص لاستكشاف المركبات الطبيعيةبحاجة. وكانت منتجات الطبيعية مصدرا رئيسيا للابتكار في اكتشاف الأدوية المضادة للميكروبات خلال القرن الماضي ^16. أنها يمكن أن توفر مركبات جديدة لمكافحة بيوفيلم مع آليات فريدة من الإجراءات التي يمكن أيضا أن تكون فعالة ضد خلايا persister. وهكذا، واستكشاف المكتبات الطبيعية ومستوحاة بشكل طبيعي لديها فرص كبيرة لإنتاج الخيوط واعدة وفريدة من نوعها لمكافحة بيوفيلم.

هنا، نقدم تفاصيل التجريبية من منصة المقايسات التي تم تطويرها لفحص المواد الكيميائية من المركبات المضادة للبيوفيلم باستخدام ثلاثة فحوصات لقياس الآثار المترتبة على قدرتها على البقاء، إجمالي الكتلة الحيوية، ومصفوفة الأغشية الحيوية المكورات العنقودية الذهبية. الفحص الأول يقيس قابلية بيوفيلم، ويستند على تلطيخ ريسازورين. ريسازورين هو وصمة عار الأكسدة التي هي الأزرق وغير الفلورسنت في حالته تتأكسد وتتحول إلى اللون الوردي، resorufin الفلورسنت للغاية عندما خفضت من النشاط الأيضي للبكتيريا. وهو م بسيط جدا وسريعethod مناسبة للعروض الأولية ^17-20. الفحص الثاني، على أساس الكريستال البنفسجي تلطيخ، ويقيس مجموع كتلة بيوفيلم. الكريستال البنفسجي هو وصمة عار استخداما لدراسة البكتيريا والبكتيريا في الأغشية الحيوية ^19،21-23. ويستند هذا الفحص على الكواشف غير مكلفة ولها بسيطة القراءة الامتصاصية نقطة النهاية. وأخيرا، وفحص ثالث يستهدف مادة البوليمر (EPS) -matrix خارج الخلية من بيوفيلم عبر راصة جنين القمح (WGA)، الذي يربط خصيصا لبولي N مخلفات -acetyl الجلوكوزامين (PNAG) الموجودة في مصفوفة من الأغشية الحيوية العنقوديات ^24. ويضاف إلى WGA مع fluorophore التي يمكن الكشف عنها باستخدام القراء كثافة مضان ^25. نقدم هنا المنطق وتفاصيل منصة وضعنا، بما في ذلك أمثلة من التطبيقات.