人類(lèi)不是唯一遭受壓力的人，甚至微生物也會(huì)受到影響。現(xiàn)在，瑞典查爾莫斯理工大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種新方法來(lái)研究單個(gè)生物細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)壓力。了解這些反應(yīng)將有助于開(kāi)發(fā)更有效的治療嚴(yán)重疾病的藥物。此外，這項(xiàng)研究甚至可以幫助釀造更好的啤酒。
在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下，所有生物都承受著壓力。細(xì)胞和微生物有復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)控制它們?nèi)绾芜m應(yīng)新的條件。它們可以通過(guò)在周?chē)h(huán)境中添加或釋放許多不同的物質(zhì)來(lái)改變它們的結(jié)構(gòu)。由于這些分子過(guò)程的復(fù)雜性，理解這些系統(tǒng)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
Chalmers的研究人員Daniel Midtvedt、ErikOlsn、FredrikH和Gavin Jeffries現(xiàn)在通過(guò)研究單個(gè)酵母細(xì)胞如何對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的變化做出反應(yīng)取得了重大突破——在這種情況下，就是增加滲透壓或鹽的濃度。他們都識(shí)別并監(jiān)測(cè)了酵母細(xì)胞中化合物的變化，其中之一是糖和甘油。此外，它們可以測(cè)量不同細(xì)胞在各種應(yīng)激條件下產(chǎn)生甘油的準(zhǔn)確性和數(shù)量。他們的研究成果現(xiàn)已發(fā)表在科學(xué)雜志《自然通訊》上。
“酵母和細(xì)菌在應(yīng)對(duì)壓力時(shí)具有非常相似的系統(tǒng)，這意味著從醫(yī)學(xué)角度來(lái)看，結(jié)果非常有趣。這可以幫助我們理解如何讓生命更難入侵我們體內(nèi)的壞細(xì)菌——這是破壞它們防御機(jī)制的一種手段，”查爾莫斯生物物理學(xué)家、科學(xué)論文的主要作者丹尼爾米德維特說(shuō)。
從2015年開(kāi)始，他就一直在研究這個(gè)課題，并和同事一起開(kāi)發(fā)了一種全息顯微鏡變體來(lái)研究三維細(xì)胞。該方法基于干涉成像方法，將激光束分成兩路。一個(gè)通過(guò)了細(xì)胞樣本，一個(gè)失敗了。然后兩束光束以稍微偏移的角度重新組合。這使得通過(guò)光束相移的變化來(lái)讀取單元特性的變化成為可能。
通過(guò)這種研究細(xì)胞的方法，研究人員可以看到不同的微生物在壓力下會(huì)產(chǎn)生什么——而無(wú)需使用不同類(lèi)型的傳統(tǒng)“基于標(biāo)簽”的策略。他們的非侵入性策略允許在不損傷細(xì)胞的情況下同時(shí)檢測(cè)多種化合物。
研究人員現(xiàn)在計(jì)劃在一個(gè)大規(guī)模的合作項(xiàng)目中使用這種新方法來(lái)研究目標(biāo)生物藥物的攝入。
“我希望我們能幫助更好地理解藥物是如何被人體細(xì)胞接收和加工的。能夠研發(fā)新藥是非常重要的。我希望我們能治療那些今天無(wú)法治愈的疾病，”查爾莫斯說(shuō)。進(jìn)一步領(lǐng)導(dǎo)配方研究中心的阿斯利康教授是該領(lǐng)域的行業(yè)合作伙伴。
除了對(duì)醫(yī)學(xué)研究人員的好處之外，提高對(duì)壓力對(duì)酵母細(xì)胞影響的認(rèn)識(shí)對(duì)食品和飲料行業(yè)也很有價(jià)值——尤其是在釀造更好的啤酒時(shí)。
“酵母對(duì)于食品和飲料的制備非常重要，例如烘焙面包和釀造啤酒。酵母物理特性的知識(shí)可能非常有價(jià)值。我們可以根據(jù)我們的要求優(yōu)化產(chǎn)品，”Daniel Midtvedt說(shuō)。
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