大肠杆菌被NASA送入太空增强耐药性

文章作者:bianji3 | 2017-11-27
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        大肠杆菌(E. coli)为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病,为人和动物肠道中的常居菌,在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强,引起腹泻,统称致病性大肠杆菌。

        大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌,周身鞭毛,能运动,无芽孢。主要生活在大肠内。

        大肠杆菌是原核生物,构造相对简单,遗传背景清晰,培养操作容易,因此也常常被作为基因工程的对象加以利用:研究者常常将外源基因导入质粒,将质粒整合入大肠杆菌基因,这样,大肠杆菌就能够表达基因重组后的蛋白(例如胰岛素,某些疫苗等)了。此外,大肠杆菌还常常作为模型生物参与细胞学实验。

        美国宇航局(NASA)已经开始了一项重要实验,以观察大肠杆菌(E. Coli)等细菌对宇航员的影响。NASA从国际空间站向太空发射了一份细菌样本。他们相信,在零重力环境下,细菌对抗生素的耐药性会增强,这可能会给宇航员带来重大问题。

图1:在抵达国际空间站后,机组人员与地面控制人员共同将卫星送入轨道,并计划自动启动实验

  加州斯坦福大学EcAMSat调查项目首席研究员马丁(A.C.Matin)说:“如果研究结果表明微重力环境下细菌耐药性更高,我们就需要根据细菌的基因,设计出应对措施。如果真要进行太空探索,就需要知道人类的生命系统在微重力环境下会受到何种影响。”

  科学家们认为,像大肠杆菌这样的细菌在微重力环境下可能会触发细菌的防御系统,使抗生素更难对付它们。地球上的细菌通过同样的方式,对传统抗生素治疗产生天然抗性。通过了解大肠杆菌在太空中耐药性变化,我们就可以更好地理解地球上的细菌,从而找到更有效的治疗方案。科学家们将对两种大肠杆菌进行对比:一种拥有自然产生的、可帮助其抵御抗生素的基因,另一种则没有。

  在EcAMSat中使用的大肠杆菌菌株会导致泌尿道感染,这可能发生在太空中的宇航员身上,同时伴有其他类型的感染。科学家们希望这些研究能帮助他们在太空中找到治疗大肠杆菌感染的理想药物剂量,并探索其他技术,以增强如今已经存在的抗生素的威力。EcAMSat是一颗独特的自主卫星,这意味着它可以在没有地球通讯的情况下进行实验。

图2:EcAMSat实验模块,其中存储了大肠杆菌、营养物、抗生素、特殊染料和废物。

  NASA位于加州硅谷的艾姆斯研究中心(Ames Research Center)项目经理斯斯特凡·普雷莫(Stevan Spremo)说:“在低地球轨道之外,要想了解微重力和太空辐射对人类健康的影响,需要首先得到更多关于生物如何对空间环境做出反应的知识。在这个实验中吸取的教训将成为更先进生物类太空任务的垫脚石,帮助解决许多关键问题。”埃姆斯任务首席技术专家托尼·里科(Tony Ricco)说:“虽然EcAMSat只会飞一次,但它的许多部件可用于启动不同的任务,比如在太阳系进行生命探测。”

图3:这个实验由立方体形状、鞋盒大小的卫星进行,它刚刚被部署在空间站上

  细菌将与一种染料混合在一起,它可从蓝色变成粉红色。保持蓝色的染料表明,大多数细胞在对抗生素的反应中死亡。仍能存活和活跃的细胞越多,染料的颜色就偏向粉色。机载彩色传感器将检测这些变化,并确定两种大肠杆菌在不同药物剂量下对抗生素的抵抗强度。

  这个实验将持续150个小时,届时EcAMSat会围绕地球轨道飞行,而数据集(总容量不足1Mb)则可通过无线电传送回地球。在完成任务后,这颗小卫星将于18个月后在地球大气层中烧毁。利用传感器和来自EcAMSat的微流体技术,NASA正在开发一种技术,以在诸如土卫二和木卫二这样的卫星上寻找生命。” 

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