أقفاص صغيرة جدا مطبوعة بالأبعاد الثلاثة لحجز الميكروبات والجراثيم

يمكن للعلماء فيها دراسة «أفراد البكتريا» وتطوير عقاقير مضادة

تمكن العلماء في جامعة تكساس في أوستن في الولايات المتحدة من معرفة كيفية تركيب الهياكل الصغيرة جدا، مثل البيوت أو الأقفاص التي هي من الصغر، بحيث يمكنها جمع خلايا البكتيريا داخلها! ويمكن تشييد مثل هذه الهياكل المسيجة بأي شكل، وهي مطبوعة بالأبعاد الثلاثة باستخدام أشعة الليزر المعدلة، كما أفاد فريق من الباحثين في الأكاديمية القومية للعلوم.
ومن شأن هذه التركيبات والإنشاءات الميكروسكوبية مساعدة العلماء على معرفة كيفية انتشار العدوى، وكيفية قيام البكتريا بالتواصل مع بعضها البعض، وهي عملية معقدة تنطوي على كل مختلف الأمور، من تنظيم عدد «السكان» من أفراد البكتريا، إلى إطلاقها السموم، انتهاء بتطوير عقاقير مضادة لها.
«منشآت» لدراسة البكتريا
ويقوم العلماء أولا بالنسبة إلى خلايا الأقفاص هذه باختيار ميكروب للعمل عليه. وقد يستخدمون نوع «المكورات العنقودية الذهبية» Staphylococcus aureus على سبيل المثال الذي يسبب عدوى بالجلد ليتمسخ ويتغير، ليصبح مقاوما للمضادات الحيوية، وبالتالي ليصبح جرثومة متفوقة تعرف بـMRSA. وفي الخطوة التالية يقومون بتعليق البكتريا في محلول دافئ بأساس من محلول هلامي (جيلاتيني) يتضمن أجزاء حساسة للضوء. ثم يقومون بعد ذلك بتبريد الخليط الذي يتصلب على شكل هلام من نوع Jell - O ليصطاد البكتريا ويحتجزها أينما كانت.
وبعد ذلك يقوم العلماء باختيار أي الخلايا التي ينبغي وضعها في هذا القفص، قبل إطلاق الجزيئات الحساسة للضوء الموجودة في هذا النسيج. ولدى تسليط أشعة الليزر على هذه الكتلة المرتعشة تتنشط البروتينات الحساسة للضوء هذه، التي تنكمش على بعضها، لتشكل رابطا صلبا. ويتيح تحريك الليزر لفريق الباحثين تشييد أقفاص بأي شكل، أو حجم مطلوب تقريبا. وللمصائد أو الأشراك هذه مسام هي من الكبر لكي تنفذ منها المواد المغذية، لكنها من الصغر ما يجعلها تحتجز الخلايا البكتيرية داخلها.
وبهذا الأسلوب يمكن للفريق صنع أقفاص مسيجة - تشبه مسيجات حدائق الحيوان - حول الخلايا الفردية من الميكروبات، أو المجموعات الصغيرة المحتجزة منها. ويمكن بذلك تغذية المستوطنات، أو المجموعات المختلفة منها، بأغذية مختلفة، أو قطع هذه المجموعات عن الهلام (الجيلاتين) وإبعادها، أو تقريبها من جيرانها، كتقسيم الدوائر الانتخابية، ولكن على نطاق صغير. وبذلك يمكن إعادة تنظيم توزيع المجموعات برمتها، وبالتالي زرع كتل عنقودية من الخلايا داخل فصائل أخرى.
وعندما نظر الفريق إلى كيفية اكتساب المكورات العنقودية مقاومة للعقاقير، وجدوا أن البكتيريا كانت أكثر مناعة ضد المضادات الحيوية، عندما تكون محاطة من قبل ميكروب آخر مختلف يدعى «الزائفة الزنجارية» Pseudomonas aeruginosa. وعلى الرغم من انفصال الميكروبين عن بعضهما طبيعيا، فإنهما عملا سوية لمحاربة المضادات الحيوية التي تم إدخالها كعلاج.