Notícies Notícies

Torna a la pàgina principal
Vés enrere

Una nova tecnologia electrònica permet modificar la demografia de les comunitats bacterianes

Una nova tecnologia electrònica permet modificar la demografia de les comunitats bacterianes

Un equip d'investigadors descobreix que les descàrregues elèctriques poden canviar la composició de comunitats bacterianes, la qual cosa ofereix un nou enfocament per a controlar-les amb precisió.

06.05.2022

Estem envoltats de poblacions de bacteris microscòpics. Aquestes comunitats invisibles, anomenades biofilms, es troben en hàbitats que van des de la superfície de la nostra pell fins a les canonades de clavegueram, i exerceixen un paper fonamental en camps com la medicina i l'agricultura.

Un equip interdisciplinari format per científics de la UPF i la Universitat de Califòrnia a Sant Diego ha desenvolupat un mètode nou per a controlar la composició de biofilms bacterians basat en l'ús de descàrregues elèctriques. La troballa, obtinguda amb una tecnologia recentment desenvolupada, és significativa des d'una perspectiva mèdica. Els biofilms són comunitats molt resistents que poden provocar infeccions cròniques, especialment en llocs com els hospitals, on la resistència als antibiòtics és una gran amenaça per a la salut.

Com altres organismes multicel·lulars, els biofilms estan formats per diversos tipus de cèl·lules que exerceixen funcions especialitzades. Per exemple, un dels tipus de bacteris que constitueixen els biofilms proporcionen la "cola" estructural (la matriu extracelul·lar) que manté unida a la comunitat bacteriana, mentre que un altre tipus format per cèl·lules mòbils exerceix un paper fonamental en l'establiment del biofilm i en la seva propagació. L'equilibri d'aquests dos tipus de cèl·lules defineix les propietats físiques i biològiques del biofilm i és important per a la seva viabilitat. Si hi ha massa cèl·lules productores de matriu, el biofilm es torna massa rígid i no pot créixer de manera eficient. Si hi ha massa cèl·lules mòbils, el biofilm es desintegra perquè les seves cèl·lules no estan prou cohesionades. Per aquest motiu, canviar la proporció d'aquests dos tipus de cèl·lules ofereix un mètode precís per a controlar les comunitats bacterianes.

L'equip d'investigadores ha desenvolupat un novedós dispositiu de microfluídica combinat amb una matriu d'electrodes múltiples, que permet aplicar descàrregues elèctriques localitzades a un biofilm en creixement. 

Com es descriu en l'article publicat a la revista Cell Systems, un equip de la UC Sant Diego liderat pel professor Gürol Süel, juntament amb Jordi Garcia Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes de la UPF, ha desenvolupat un nou dispositiu de microfluídica combinat amb una matriu d'elèctrodes múltiples, que permet aplicar descàrregues elèctriques localitzades a un biofilm en creixement. Aquesta estimulació elèctrica fa que les cèl·lules mòbils es multipliquin més fàcilment que els bacteris productors de matriu extracelul·lar, tot i que totes les cèl·lules del biofilm són genèticament idèntiques.

“Tot i que se sap que les descàrregues elèctriques poden matar a les cèl·lules, aquí vam mostrar que poden provocar el creixement d'un subtipus específic de cèl·lules”, explica Süel, professor del Departament de Biologia Molecular. "El gran trencaclosques que esperem saber resoldre es entendre com una estimulació d'un segon de durada pot promoure el creixement durant hores i només a un tipus de cèl·lules". Una de les claus d'aquest efecte és el paper dels ions en el funcionament cel·lular. “La regulació del comportament de bacteris mitjançant el control de la seva composició iònica és encara poc coneguda”, detalla Jordi Garcia-Ojalvo. Ser capaços de modular els tipus de cèl·lules d'aquesta manera no només és important per a comprendre els biofilms.“Els senyals electroquímics que usem són similars als senyals usats durant el desenvolupament en organismes més complexos com a granotes, peixos o fins i tot humans”, afirma Colin Comerci, primer autor de l'article. “Per tant, les nostres troballes poden oferir analogies amb altres sistemes biològics”.

Ara, els científics estudien per què l'estimulació elèctrica augmenta la població d'un tipus de cèl·lula en lloc d'un altre. Tal influència, diuen els investigadors, proporciona una manera de controlar la composició i el desenvolupament del biofilm, i pot oferir una nova eina per a desestabilitzar els biofilms i eliminar així la seva gran resistència.

Article de referència

Comerci et al. Localized electrical stimulation triggers cell-type-specific proliferation in biofilms. Cell systems, May 2022. DOI: 10.1016/j.cels.2022.04.001.

Multimèdia

Multimedia

Multimedia

Categories:

ODS - Objectius de desenvolupament sostenible:

ODS - Objetivos de desarrollo sostenible:

SDG - Sustainable Development Goals:

Els ODS a la UPF Los ODS en la UPF The ODS at UPF

Per a més informació

Para más información

For more information

Notícia publicada per:

Noticia publicada por:

News published by:

Unitat de Comunicació i Projecció Institucionals

Unidad de Comunicación y Proyección Institucionales

Institutional Communication and Promotion Unit