Crean nuevo chip capaz de detectar Biofilms

Una  investigación  ha demostrado que la tecnología de circuitos integrados puede ser utilizada para el estudio de moléculas de señalización que las bacterias utilizan para formar biofilms.

Los investigadores han desarrollado un chip basado en la tecnología de un semiconductor metal-óxido (CMOS), que les permite crear imágenes electroquímicas de las moléculas de señalización bacteriana,  en forma  espacial y temporal. Para tal efecto han desarrollado un chips que permite "escuchar" como las bacterias se comunican por señales químicas.

"Esta es una nueva y emocionante aplicación para la tecnología CMOS que proporcionará nuevos conocimientos sobre cómo se forman los biofilms. Alterar la producción de biofilms bacterianos tiene una gran implicancia para la salud pública, ya que permitiría reducir las tasas de infecciones", dijo Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica y biomédica de la Universidad de Columbia.

Las células bacterianas median sus actividades fisiológicas utilizando moléculas que secretan. El equipo analizó específicamente las fenazinas, que son metabolitos secretados que controlan la expresión de genes. El estudio determinó que las colonias bacterianas producen un gradiente de fenazina, que probablemente sea de importancia fisiológica y contribuya a la morfogénesis de la colonia.

Mediante este chip se podrían analizar  las comunicaciones entre bacterias, que tienen lugar en los biofilms. Los investigadores  también se han propuesto utilizar esta tecnología  para interferir con las moléculas señalizadoras y de esta forma interrumpir la producción de  biofilm.

El siguiente paso del equipo va a ser el desarrollo de un chip más grande que permitirá imágenes de las colonias con una mayor resolución espacial y temporal.

Fuente: Sciencedaily.com

Biofilm formation: The secret of deadly E. coli strain

In vivo Biofilm formation of deadly strain of E. coli, may increase production of more toxic genes like the Shiga toxin, according to recent research.

The deadliest E. coli outbreak ever, which caused 54 deaths and sickened more than 3,800 people, was traced to a particularly virulent strain that researchers had never seen in an outbreak before. In the current issue of the academic journal PLoS ONE, a team of researchers suggests a way to potentially tame the killer bacteria.

The strain, E. coli O104:H4, shares some characteristics as other deadly E. coli bacteria, but its combination is novel. Researchers haven't determined the mechanism it uses to cause disease, although researcher were able to find the strain's Achilles heel - its biofilm.

By focusing on the bacteria's biofilm, the grouping of many E. coli bacteria that stick to a cell's surface and grow encased in a self-produced protective coat. When the bacterium found in Germany forms a biofilm, it begins to make more toxic genes like the Shiga toxin.

Increased production of the Shiga toxin is the probable culprit that contributed to so many incidents of kidney damage and death during the 2011 outbreak
.
"What made the German outbreak so different is that many victims suffering from kidney failure were adults," she said. "Rather than attacking adults, other types of E. coli that produce Shiga toxins typically damage kidneys of children under 10."

In addition, the incubation period was considerably longer among individuals infected with the German outbreak strain compared to individuals infected with E. coli O157, a similar bacterium that can also cause illness and death. This is because the German strain needs a longer period of time to form a biofilm, whereas biofilms are not important for O157 infections.

"Our research demonstrates that biofilm formation is critical for toxin production and kidney damage," she said. "If we can block the bacteria from forming a stable biofilm, then it is likely that we can prevent future E. coli O104:H4 infections."

These data enhance our understanding of the mechanism used by the E. coli O104:H4 outbreak strain to colonize the host and contribute to toxin-mediated disease.

The next phase of scientific´s research is already focusing on creating mutant strains in an effort to prevent the bacterium from forming a biofilm. This would prevent the disease completely since the conditions would not be favorable for bacterial growth.
Source: Michigan State University
PDF Paper: http://news.msu.edu

Decodifican secreto de la mortal cepa E. coli O104:H4

El secreto de la mortal cepa de E. coli que ocasionó el brote en Alemania el año 2011, ha sido descifrado por científicos de la Universidad de Michigan.

El más mortífero brote de Escherichia coli que causó 54 muertes y enfermó a más de 3.800 personas, fue provocado por una cepa particularmente virulenta,  que nunca se había visto en un brote anterior.

En el último número de la revista académica PLoS ONE, un equipo de investigadores sugiere una posible vía que permitió que estas bacterias fueran potencialmente mortales.

La cepa E. coli O104: H4, comparte algunas características con otras cepas mortales de  E. coli, pero su combinación es nueva. Los investigadores no han determinado el mecanismo que la bacteria utiliza para causar la enfermedad, pero fueron capaces de encontrar el talón de Aquiles de esta cepa: el Biofilm.

Al centrarse en el biofilm,  que es la agrupación de muchas de estas bacterias que se adhieren a la superficie de una célula y crecen encerradas en una capa protectora que producen, los investigadores fueron capaces de determinar por qué fue tan mortal. Cuando la bacteria encontrada  en Alemania forma una biofilm,  comienza a fabricar más genes tóxicos similares a los de la toxina Shiga.

El aumento de la producción de la toxina Shiga es el probable responsable que contribuyó a tantas afecciones  de daño renal y fallecimientos  durante el brote de 2011.

"Lo que hizo que el brote de Alemania fuera  tan diferente, es que muchas de las víctimas que sufrieron  de insuficiencia renal eran adultos".  “Otros tipos de E. coli que producen toxinas Shiga,  normalmente producen daño renal en  niños menores de 10 años”, señalaron los insvestigadores.

Además, el período de incubación fue considerablemente mayor en los individuos infectados con la cepa del brote alemán en comparación con los individuos infectados con E.coli O157, una bacteria similar que también puede causar enfermedad y muerte. Los investigadores creen  que esto es debido a que la cepa alemana necesita un período de tiempo más largo para formar biofilm, mientras que ésto no es  importante en las infecciones por E.coli O157.

"Nuestra investigación demuestra que la formación de biofilm "in vivo" es fundamental para la producción de la toxina y el daño renal", dijeron. "Si podemos bloquear que la bacteria forme un biofilm estable, entonces es probable que podamos prevenir futuros brotes de E. coli O104:H4", afirmaron.

Estos datos mejoran la comprensión del mecanismo utilizado por la cepa del brote de E.coli O104:H4, para colonizar al huésped y contribuir a la enfermedad mediada por toxinas.

La siguiente fase de esta investigación está centrada en la creación de cepas mutantes para prevenir que la bacteria forme un biofilm. Esto podría evitar la enfermedad por completo ya que las condiciones no serían favorables para el crecimiento bacteriano.
Fuente:http://www.sciencedaily.com
Ver publicacióncompleta en PDF: Michigan State University