Liiga väikesed antibiootikumi kogused võivad baktereid mitte hävitada, vaid hoopis koostööle õhutada. Keemia ja biotehnoloogia instituudi teadlased töötasid välja meetodi bakterite koostöö uurimiseks.
Antibiootikumidele allumatute nakkuste arv on ülemaailmselt selges tõusutrendis ning see on haiguste ravimisel tõsiseks probleemiks. Ebasoodsates oludes teevad bakterid koostööd ning moodustavad tihedaid kogumikke, mille abil välditakse nii antibiootikumide negatiivset toimet kui vahetatakse geneetilist infot selle kohta, kuidas ravivastupidavust üksiku bakteri tasandil tõsta. Seetõttu ei pruugi tavapärane antibiootikumikogus baktereid tappa.
Et antibiootikumravi oleks tõhus ja saaksime vältida ravimresistentsete bakterite levikut, on tähtis mõista bakterikogumike moodustumise põhjuseid. Kaasprofessor Ott Scheleri ja vanemteadur Simona Bartkova juhitud mikrofluidika laboris uuriti, millist mõju avaldab bakterite koostööle neid ümbritsev keskkond, katsetades antibiootikumide, mikroplastiku ja metallide lisamisega.
Selleks kasutati mikrofluidikat – kaasaegset meetodit, millega luuakse mikroskoopilisi veetilku õli sees - vedelmikroosakesi. Veetilk on tüüpilise laborites kasutatava 1,5 ml testituubiga võrreldes ligikaudu miljon korda väiksem (võrdluseks saab tuua näiteks olümpiabasseini ja lauapealse veekannu) ning võimaldab katseid läbi viia erakordselt väikeste materjalikogustega. Iga vedelmikroosake on justkui omaette maailm, milles teadlased saavad täpselt määrata keskkonnatingimused ja uurida, kuidas bakterite "seltskonnaelu" nendele reageerib. Mõne sekundiga on võimalik luua sadu selliseid katseid korraga.
Teadlaste loodud uus vabavaralisel pildianalüüsil põhinev tarkvara mõõdab bakterite kiiratud valgussignaali ja analüüsib bakterite jaotumist tilgas automaatselt. Kui bakterid elavad üksikult, on valgussignaal jaotunud tilgas ühtlaselt. Kui bakterid on koondunud kogumitesse, siis koondub ka valgussignaal: kogumi kohal on valgussignaal väga erk ja selles tilga osas, kus baktereid pole, on signaal väga nõrk või puudub.
Uuringu juhtautor Merili Saar-Abroi selgitab: „Seni on kitsaskohaks olnud katsetulemuste analüüs ja heade metoodikate puudus on takistanud tilkade laiemat kasutust teadustöös. Meie loodud automaatika annab suure täpsuse ja aja kokkuhoiu. Valgussignaali tugevust võrreldes suudab pildianalüüsi tarkvara ühe minutiga analüüsida ligikaudu 30 fotot tilkadest. Käsitsi analüüsides võtaks see ühel teadlasel mitu tundi ja analüüsi tulemus ei ole nii täpne“.
Katsetes selgus, et madalad ja mittetapvad antibiootikumide kogused survestavad baktereid kokku koonduma ja tegema koostööd, et ravimi põhjustatud viletsad elutingimused kergemini üle elada. Teatud metallid ning mikroplastik hoopiski takistasid kogumike moodustumist ning vähendasid bakterite eluvõimekust.
Need teadmised võimaldavad arendada viise bakterite käitumise kontrollimiseks, vähendades mikroobide levikut näiteks haiglates ja veesüsteemides, mis on levinud kohad resistentsusgeenide vahetamiseks.
Teadlaste hinnangul võiks tulevikus taoline bakterite eluvormi hindamine olla meditsiinis laialdaselt kasutuses. „Bakterite kogumikud on antibiootikumidele vastupidavamad ja tavapärane antibiootikumikogus ei pruugi toimet avaldada. Näiteks tsüstilise fibroosi või krooniliste haavadega patsientidel on bakterikogumike tekkimine haiguskoldes levinud, kuid seni kasutuses oleva analüüsimetoodikaga saab baktereid uurida vaid nende üksikrakulises eluvormis,“ osutab Saar-Abroi.
Tulemused avaldati ajakirjas Scientific Reports.