e. coli

Onderzoekers hebben met behulp van een 3D-printer microscopische kooitjes gemaakt waarin ze bacteriën kunnen huisvesten. Zo kunnen ze bestuderen hoe verschillende bacteriën met elkaar omgaan en kunnen leiden tot infecties.

De aanpak stelt onderzoekers in staat om hele nieuwe experimenten uit te voeren in een omgeving die sterker overeen komt met de omgeving waarin bacteriën van nature leven. Tegelijkertijd kunnen onderzoekers die omgeving perfect controleren. “Het stelt ons in staat om vrijwel elke variabele te bepalen,” legt onderzoeker Jodi Connell uit. “We kunnen de ruimtelijke kenmerken bepalen op een schaal die relevant is voor wat één enkele bacterie voelt en waarneemt. Ook kunnen we preciezer heel ingewikkelde bacteriële wisselwerkingen die tijdens infecties een rol spelen en waarbij meestal niet één maar meerdere soorten bacteriën met elkaar omgaan, simuleren.”

Kooi
De ‘kooitjes’ die de onderzoekers maken, bestaan uit een gelatine-achtige stof. Bacteriën kunnen niet alleen prima in de stof leven: ze planten zich er ook in voort. Wanneer de stof warm is, is deze vloeibaar, maar op kamertemperatuur wordt deze steviger (vergelijkbaar met gelei). In de stof zitten bovendien moleculen die gevoelig zijn voor licht. Wanneer deze moleculen aan laserlicht worden blootgesteld, binden ze zich aan elkaar. De onderzoekers stoppen de bacteriën in de oplossing en wanneer deze afkoelt, komen de bacteriën op één plek vast te zitten. De onderzoekers kunnen bepalen welke bacteriën ze gevangen willen zetten en in welke vorm ze dat willen doen. Met behulp van de laser kan er een tweedimensionaal plaatje in de gelatine worden geprojecteerd. Wanneer de laser zich op de gelatine focust, ontstaat een vaste vorm. “Dan voegen we een nieuwe laag toe, en nog één en zo gaan we verder,” legt onderzoeker Jason Shear uit. “Het is heel simpel. We maken plaatjes en stapelen ze op zodat het 3D-structuren worden.”

WIST U DAT…

…bacteriën in de stratosfeer prima energiebronnen zijn?

Poreus
Wanneer de structuur klaar is, kunnen de bacteriën in hun kooitjes gevoed worden en zich voortplanten. “De muren voorkomen dat de bacteriën ontsnappen, maar ze zijn poreus genoeg om chemische stofjes door te laten. Voedingsstoffen kunnen binnenkomen. Afval kan naar buiten. Signalen kunnen worden uitgewisseld.” Zo kunnen verschillende gekooide bacteriën bij elkaar in de buurt worden geplaatst en met elkaar communiceren. “De bacteriën zitten vast in deze kleine huisjes, maar ze functioneren zoals ze in hun natuurlijke omgeving zouden doen.”

De mogelijkheden van de kooitjes zijn eindeloos. Zo kunnen onderzoekers bacteriën die veel voorkomen bij bepaalde soorten infecties bestuderen. “Deze technologie stelt ons in staat om deze bacteriën met elkaar te laten converseren en te kijken wat er gebeurt.” De onderzoekers hebben reeds de proef op de som genomen met de bacteriën Staphylococcus aureus (veroorzaker van huidinfecties) en Pseudomonas aeruginosa (veroorzaker van onder meer cystic fybrosis. S. aureus bleek P. aeruginosa op te merken en in combinatie met P. aeruginosa beter bestand te zijn tegen antibiotica.