Metropoli in 3D per popolazioni batteriche per studiarne le interazioni

Immagine in microscopia 3d delle colonie confinate nelle strutture artificiali

Utilizzando un laser per attivare il cross-linking in uno stampo di gelatina contenente cellule batteriche sparse in modo casuale , i ricercatori possono ” intrappolare ” i microbi in aree designate , disegnando la struttura tridimensionale delle popolazioni . Lo studio, pubblicato il 7 ottobre 2013 , in “Proceedings of the National Academy of Sciences” , potrebbe consentire ai biologi di studiare il ruolo dell’architettura popolazione nella comunicazione cellulare , pur consentendo il flusso dei messaggi chimici tra i batteri.

“Nelle popolazioni microbiche , non c’è cooperazione, non c’è inganno e non c’è concorrenza , e il modo di comprendere come questi fenomeni molto complessi in realtà funzione non è qualcosa che si può fare solo in una piastra di Petri”, ha detto il bioingegnere Bryan Kaehr del Sandia National Laboratories di Albuquerque, USA .

Jason Shear, responsabile del progetto

Il lavoro è stato svolto dal Graduate Advisor di Kaehr, il chimico e bioingegnere Jason Shear presso l’Università del Texas a Austin , che ha lavorato in realizzazioni 3D con materiali biologici per circa 10 anni . Shear ei suoi colleghi avevano precedentemente utilizzato la tecnica che – tramite reticolazione attraverso un laser che attiva un fotosensibilizzatore che promuove la formazione di legame tra le molecole dello stampo – ha permesso di costruire “case” molecolari di albumina di siero bovino ( BSA) , nella quale coltivare batteri che sonon in grado di nuotare nelle varie “stanze “. I ricercatori hanno potuto poi riscaldare le “case” a 37 ° C , provocando l’apertura delle “porte” e potendo decidere se isolare o lasciar comunicare le varie colonie. “Anche se la casa è  fisicamente chiusa, resta chimicamente aperta”, ha detto Shear . ” Queste mura trasmettono importanti segnali biologici , come i segnali di quorum-sensing e quelli antibiotici . “

Ma una tale procedura è ovviamente limitata alle specie motili di batteri, e ha lasciato molto a desiderare in termini di quali batteri sono finiti nelle diverse stanze . Ora , i ricercatori hanno affrontato questi problemi in 3D stampando le case molecolari intorno alle cellule batteriche che sono già incorporate in uno stampo di gelatina .

“Questa è la bellezza della tecnica , che permette di creare una struttura 3D in piena libertà “, ha affermato ingegnere Aleksandr Ovsianikov della Vienna University of Technology in Austria , che il mese scorso ha utilizzato un approccio simile per far crescere cellule umane di osteosarcoma in uno stampo 3d , ma non è stato coinvolto in questo studio.