科学家们希望更深入地了解银如何杀死细菌

几个世纪以来，银一直被用作杀灭有害细菌的抗菌剂。古代文明将金属应用于开放性伤口。船长将银币扔进储存桶，以保持饮用水新鲜。 在今天的医院中，银被用于绷带治疗烧伤患者，消灭导管上的病原微生物，并对抗已经对传统抗生素药物产生抗药性的危险“超级细菌”。

但银的杀灭细菌的分子机制，以及这些微生物对银的抵抗力如何发展尚不完全清楚。现在，由卡尔加里大学科学系生物科学家领导的一项新研究有助于增强对银的抗菌特性的理解。研究小组对4,000株细菌大肠杆菌(大肠杆菌)突变菌株的“文库”进行了化学遗传筛选，其中每株菌中的一个独特基因已被“敲除”或删除。

该小组确定了所有这些菌株中的基因，这些基因在暴露于银时显示出抗性或敏感性，从而产生导致大肠杆菌中银抗性或毒性的基因的第一个遗传图谱。“我们的研究首次评估允许在银存在下生长的细胞中的遗传反应，从而提供抗性和毒性基因列表，并将其映射到生物过程，”Raymond Turner博士说。 ，博士，生物科学系生物化学教授。

研究确定了涉及银毒性的新基因和分子机制

特纳博士的博士生Natalie Gugala绘制了所有225种基因，这些基因对其相应的生物途径具有抗性或敏感性。这些细胞机制包括通过细胞壁运输金属，产生能量，调节细胞和其他过程。

“我们已经证明，有许多不同的基因可能会受到影响，并有几种不同的途径，”该团队科学论文的第一作者古加拉说。

“银很可能以多种方式对细菌起作用，”生物科学系综合细胞生物学副教授Gordon Chua博士说。“我们的研究确定了涉及银毒性和抗性的新基因和分子机制。”

该团队的论文“使用化学遗传屏幕来增强我们对银的抗菌特性的理解”发表在Genes杂志上。

分子在我们健康中的重要作用

大肠杆菌只是许多可导致疾病和危及生命的感染的微生物之一。许多细菌和其他微生物对传统抗生素的抵抗力越来越强。

该团队的研究非常适合科学学院的大挑战。具体而言，“分子水平的个性化健康”优先考虑旨在最小化抗生素抗性的研究，并了解分子在我们的健康中的作用。

特纳说：“如果我们要继续使用白银并开发更多的银基抗菌剂，我们需要了解白银的工作原理。”

与抗生素一起：定制设计的金属抗菌剂

在分子水平上确定银和其他金属(例如铜和镓)如何能够杀死细菌可以改善医学疗法。特纳指出，一些研究表明，在传统抗生素中加入一种不再起作用的金属会使药物再次有效。“我预见到我们会使用定制设计的金属抗菌剂和抗生素。

“这种个性化的健康方法，使用像我们这样的研究，可以确定一组标记基因，可用于选择特定的金属抗菌疗法，以对抗个体患者的细菌感染，”他补充说。

白银作为细菌杀手的受欢迎程度已经导致公司在运行的衬衫，内衣，袜子，鞋垫，食品切割板，牙刷以及其他一系列“抗菌”消费品中嵌入微小的纳米银粒子。

但令人担忧的是，这些不断增长的非医疗应用可能导致一些细菌菌株对银和其他抗菌金属产生抗性 - 正如一些细菌对传统抗生素所做的那样。“我们需要确保我们在适当的环境中使用这些金属，”古加拉说。“如果我们知道它们是如何工作的，我们或许可以更好地防止它们被不当使用。”

机器人帮助筛查细菌

该团队使用机器人进行化学遗传筛选，该机器人设计用于Chua实验室的高密度细菌菌落板的自动处理和处理。

研究人员随后使用“菌落评分”软件来测量每个细菌菌落的生长和大小差异。具有缺失基因的大肠杆菌菌株涉及对银产生敏感性或毒性，产生较大的菌落。具有与抗性相关的基因的菌株生长较小的菌落。

与大多数先前的研究相比，该团队使用了一种新型的慢性非致命暴露方法，该方法将细菌暴露于急性致死剂量的银中，仅用于确定毒性。

Kate Chatfield-Reed，当时是Chua的博士生，帮助“标准化”或标准化数据，以确定与未处理的对照板相比，暴露于银时显示出生长率发生统计学显着变化的菌株。