تعطيل البكتيريا باستخدام أحادي النوكليوتيدات الفلافين المنشط بالضوء
JoVE Encyclopedia of Experiments
علم الأحياء الدقيقة
0 مشاهدات • 3:19 د • September 26th, 2025
ابدأ بتلقيح بكتيريا مسببة للأمراض في أنبوب يحتوي على وسط سائل.
احتضان لتعزيز تكاثر البكتيريا ، ثم نقل المزرعة إلى أنابيب جديدة.
قم بتدوير الخلايا إلى حبيبات وتخلص من المادة الطافية.
أعد تعليق الكريات البكتيرية في محاليل عازلة تحتوي على تركيزات متزايدة من أحادي النوكليوتيدات الفلافين (FMN) ، ومحسس للضوء ، ومحلول عازل بدون FMN ليكون بمثابة عنصر تحكم.
امزج محتويات الأنبوب جيدا وانقل المعلقات إلى أنابيب زجاجية.
تعريض الأنابيب للضوء المرئي لتنشيط FMN ضوئيا ، الذي يتفاعل مع الأكسجين الجزيئي لتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS).
يتلف ROS المكونات الخلوية البكتيرية ، وبالتالي يقلل من قابلية البكتيريا.
انقل عينة الاقتباس إلى وسائط صلبة ، ووزعها بالتساوي ، واحتضان للسماح للبكتيريا القابلة للحياة بالنمو في مستعمرات.
بعد الحضانة ، قم بتحديد المستعمرات وحساب النسبة المئوية للانخفاض في قابلية البقاء البكتيرية مقارنة بالتحكم لتقييم التأثير المعتمد على الجرعة ل FMN.
تلقيح مستعمرة من المكورات العنقودية الذهبية في 10 ملليلتر من مرق الليسوجين في أنبوب اختبار مغطى بالمسمار سعة 15 مل. قم بزراعة المزرعة عند 37 درجة مئوية لمدة 16 ساعة في شاكر. نقل 0.5 مل من المزرعة إلى أنبوب طرد مركزي سعة 1.5 مل.
قم بتخفيف المزرعة إلى كثافة بصرية تبلغ 0.5 إلى 600 نانومتر عن طريق إضافة الماء المعقم. ثم انقل 0.5 مل من المزرعة إلى أنبوب طرد مركزي سعة 1.5 مل. جهاز طرد مركزي عند 14,000 جم لمدة 10 دقائق وصبب المادة الطافية.
أضف مليلترا واحدا من محلول FMN المخزنة إلى حبيبات الخلية والدوامة. للتحكم في الإشعاع ، أضف مليلترا واحدا من الفوسفات العازل. انقل مليلترا واحدا من محلول الخلايا البكتيرية الذي يحتوي على 30 ميكرومولار FMN ومخزن الفوسفات إلى أنابيب زجاجية.
ضعها للإشعاع تحت الضوء البنفسجي بسرعة 10 واط لكل متر مربع لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك ، انقل مليلترا واحدا من محلول الخلية البكتيرية يحتوي على 30 و 60 و 120 ميكرومولار FMN ومخزن فوسفات في أنابيب زجاجية. يشع بالضوء الأزرق لمدة 120 دقيقة عند 20 واط لكل متر مربع.
أيضا ، قم بإشعاع أنبوب يحتوي على مليلتر واحد من FMN 120 ميكرومولار لمدة 60 دقيقة. بعد التشعيع ، أضف 0.2 مل من محلول التفاعل على صفيحة لوريا أجار. انشر المحلول باستخدام قضيب زجاجي على شكل حرف L واحتضنه طوال الليل عند 37 درجة مئوية.
في اليوم التالي ، احسب عدد الصفائح القابلة للحياة ومعدل تعطيل المكورات العنقودية الذهبية.
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تأثيرات أحادي نوكليوتيد الفلافين (FMN) كمحسس ضوئي على حيوية البكتيريا. ومن خلال تعريض بكتيريا Staphylococcus aureus لتركيزات متفاوتة من FMN والضوء، يقيم البحث التأثير المعتمد على الجرعة على بقاء البكتيريا.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأحياء الدقيقة
- العلاج الضوئي
- المقاومة للميكروبات
خلفية علمية
- تُعد بكتيريا Staphylococcus aureus بكتيريا ممرضة شائعة.
- يمكن لـ FMN توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) عند تفعيلها ضوئياً.
- من المعروف أن ROS تسبب تلفاً في المكونات الخلوية، مما يؤثر على حيوية البكتيريا.
- قد يؤدي فهم تأثيرات FMN إلى تطوير استراتيجيات جديدة مضادة للميكروبات.
الغرض من الدراسة
- تقييم فعالية FMN في تقليل الحيوية البكتيرية.
- تحديد التأثيرات المعتمدة على الجرعة لـ FMN تحت التعرض للضوء.
- استكشاف التطبيقات المحتملة لـ FMN في العلاجات المضادة للميكروبات.
الطرق المستخدمة
- تلقيح بكتيريا Staphylococcus aureus في وسط سائل.
- التحضين والطرد المركزي لتحضير الكتل البكتيرية.
- إعادة التعليق في محاليل FMN والتعرض للضوء.
- تقدير كمية المستعمرات البكتيرية بعد التحضين لتقييم الحيوية.
النتائج الرئيسية
- أدى التعرض لـ FMN إلى انخفاض ملحوظ في حيوية البكتيريا.
- كانت الفعالية معتمدة على الجرعة، حيث أدت التركيزات الأعلى إلى تحقيق انخفاضات أكبر.
- كان التعرض للضوء ضرورياً لتنشيط FMN وتوليد ROS لاحقاً.
الاستنتاجات
- يُعد FMN مُحسسًا ضوئيًا فعالاً لتقليل حيوية بكتيريا Staphylococcus aureus.
- يمكن أن تكون هذه الطريقة نهجًا واعدًا لتطوير علاجات جديدة مضادة للميكروبات.
- هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لتحسين الظروف من أجل التطبيقات السريرية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في القطاع الصناعي
تتيح هذه الطريقة تقييم فعالية المواد المحسسة للضوء ضد البكتيريا الممرضة بناءً على الجرعة، مما يدعم التحقق من صحة الأهداف المضادة للميكروبات في المراحل المبكرة. ومن خلال قياس الانخفاض في الحيوية تحت تعريض ضوئي محكوم، توفر هذه الطريقة تقليلاً للمخاطر الميكانيكية للمفاهيم العلاجية القائمة على ROS. ويساعد هذا النهج في تحديد أولويات المرشحين من المواد المحسسة للضوء للتطوير قبل السريري.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية البيولوجية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: استقصاء الفرضية العلاجية لتعطيل البكتيريا بوساطة أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS).
- القيمة التشغيلية: تمكين التحقق الوظيفي من آليات المحسسات الضوئية في نظام ذي صلة بالمرض.
- القيمة التنبؤية: دعم تحديد المركبات الواعدة من خلال إنشاء علاقات الاستجابة للجرعة لـ FMN.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: تحضير معلقات بكتيرية معيارية لضمان اتساق عملية فحص المركبات.
- المخرجات الكمية: توليد بيانات عد الصفائح الحية التي تتيح إجراء تقييمات شبيهة بـ IC50.
- قابلية التكرار: استخدام تعريض ضوئي مضبوط وجرعات FMN لضمان موثوقية المقايسة.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- الأهمية المرضية: استخدام بكتيريا Staphylococcus aureus ككائن ممرض نموذجي للفحص الانتقالي.
- تقليل المخاطر الميكانيكية: توضيح توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) كآلية رئيسية لخفض الحيوية.
- الاستمرارية قبل السريرية: دعم قرارات التطوير من خلال ربط جرعة المحسس الضوئي بالتأثير البيولوجي.
تكامل مسارات العمل والتدفقات الإجرائية
يحدد موضع فحص المواد المُحسِّسة للضوء بين مرحلتي تحديد المركبات الواعدة وتحسين الرصاص في عملية اكتشاف مضادات الميكروبات.
- بيولوجيا الاكتشاف: اختبار الفرضيات الخاصة بمسارات محددة عبر توليد ROS والتلف الخلوي.
- الفحص المسحي: تقديم قراءات كمية وقابلة للتكرار لحيويّة الخلايا من أجل تحديد أولويات المركبات.
- التحليلات: تمكين حساب معدلات التعطيل والتأثيرات المعتمدة على الجرعة.
- البحث الانتقالي: ربط النتائج المخبرية (in vitro) بتوصيف الفعالية المحددة لمسببات الأمراض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: إنشاء منصة قابلة لإعادة الاستخدام لتقييم العديد من المواد المحسسة للضوء.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: توفر رؤية ميكانيكية حول طريقة عمل المحسسات الضوئية.
- القيمة التشغيلية: تقدم سير عمل قياسي وقابل للتوسع لتقييم الحيوية.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً من عدمه عن طريق تقليل الغموض في آلية مضادات الميكروبات.
- التأثير على المحفظة: تتيح ترتيب أولويات المرشحين من المحسسات الضوئية وفقاً للمخاطر المعدلة.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في التقنيات الميكروبيولوجية وعلم الأحياء الضوئي.
- يستلزم مصادر ضوئية محكومة ذات طول موجي وكثافة محددين.
- يتطلب توحيد المعايير بين الفرق لضمان اتساق تحضير FMN والتعريض الإشعاعي.
- يتضمن اعتبارات التكيف مع السلالات البكتيرية المختلفة أو ظروف الزرع.
- يتقيد بالحاجة إلى ضوابط مظلمة وتوحيد معايير التعرض للضوء.
الأسئلة الشائعة حول الأدوية الحيوية
نموذج في المختبر لدراسة أثر "العلاج الضوئي" 5-Aminolevulinic حمض-بوساطة على بيوفيلم العنقوديات الذهبية
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
فحوصات موحدة في المختبر لتصور وتحديد التفاعلات بين العدلات البشرية والمكورات العنقودية الذهبية الأغشية الحيوية
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
الفحص في المختبر القائم على LED لتقييم الجزيئات القابلة للتنشيط الضوئي في التعطيل الضوئي البكتيري
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
وتأثير متناغم من الضوء المرئي والجنتاميسين على
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
القياس الكمي للتعطيل البكتيري الناجم عن الضوء من خلال توليد أنواع الأكسجين التفاعلية
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
التقييم المجهري لتثبيط تكوين الأغشية الحيوية بواسطة الإنزيمات
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
العلاج بتنشيط الضوء للأغشية الحيوية البكتيرية باستخدام مادة حساسة للضوء
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
معالجة الريبوفلافين والأشعة فوق البنفسجية لمنتجات الصفائح الدموية للقضاء على البكتيريا
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
طرق لمنع البكتيرية Pyomelanin الإنتاج وتحديد الزيادة المقابلة في الحساسية للإجهاد التأكسدي
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
في فيفو التحقيق من مضادات الميكروبات العلاج الضوء الأزرق للمقاومة للأدوية المتعددة baumannii الراكدة حرق العدوى عن طريق تلألؤ بيولوجي التصوير
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
آخر تحديث: 22 أغسطس 2026