人類不是唯一遭受壓力的人，甚至微生物也會受到影響?，F(xiàn)在，瑞典查爾莫斯理工大學的研究人員設計了一種新方法來研究單個生物細胞如何應對壓力。了解這些反應將有助于開發(fā)更有效的治療嚴重疾病的藥物。此外，這項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。細胞和微生物有復雜的系統(tǒng)來控制它們?nèi)绾芜m應新的條件。它們可以通過在周圍環(huán)境中添加或釋放許多不同的物質(zhì)來改變它們的結構。由于這些分子過程的復雜性，理解這些系統(tǒng)是一項艱巨的任務。
Chalmers的研究人員Daniel Midtvedt、ErikOlsn、FredrikH和Gavin Jeffries現(xiàn)在通過研究單個酵母細胞如何對當?shù)丨h(huán)境的變化做出反應取得了重大突破——在這種情況下，就是增加滲透壓或鹽的濃度。他們都識別并監(jiān)測了酵母細胞中化合物的變化，其中之一是糖和甘油。此外，它們可以測量不同細胞在各種應激條件下產(chǎn)生甘油的準確性和數(shù)量。他們的研究成果現(xiàn)已發(fā)表在科學雜志《自然通訊》上。
“酵母和細菌在應對壓力時具有非常相似的系統(tǒng)，這意味著從醫(yī)學角度來看，結果非常有趣。這可以幫助我們理解如何讓生命更難入侵我們體內(nèi)的壞細菌——這是破壞它們防御機制的一種手段，”查爾莫斯生物物理學家、科學論文的主要作者丹尼爾米德維特說。
從2015年開始，他就一直在研究這個課題，并和同事一起開發(fā)了一種全息顯微鏡變體來研究三維細胞。該方法基于干涉成像方法，將激光束分成兩路。一個通過了細胞樣本，一個失敗了。然后兩束光束以稍微偏移的角度重新組合。這使得通過光束相移的變化來讀取單元特性的變化成為可能。
通過這種研究細胞的方法，研究人員可以看到不同的微生物在壓力下會產(chǎn)生什么——而無需使用不同類型的傳統(tǒng)“基于標簽”的策略。他們的非侵入性策略允許在不損傷細胞的情況下同時檢測多種化合物。
研究人員現(xiàn)在計劃在一個大規(guī)模的合作項目中使用這種新方法來研究目標生物藥物的攝入。
“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法治愈的疾病，”查爾莫斯說。進一步領導配方研究中心的阿斯利康教授是該領域的行業(yè)合作伙伴。
除了對醫(yī)學研究人員的好處之外，提高對壓力對酵母細胞影響的認識對食品和飲料行業(yè)也很有價值——尤其是在釀造更好的啤酒時。
“酵母對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可能非常有價值。我們可以根據(jù)我們的要求優(yōu)化產(chǎn)品，”Daniel Midtvedt說。
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