自從1673年列文虎克用他自己制造的顯微鏡觀(guān)察到了被他稱(chēng)為“小動(dòng)物animalcules”的微生物世界之后，生物學(xué)進(jìn)入了微生物階段。這些微小的動(dòng)物具有如此驚人的多樣性，無(wú)論是人體腸道，還是海底世界都充斥著(zhù)它們的身影，但在此后有了DNA的跨時(shí)代發(fā)現，微生物就不再是研究的寵兒了，不過(guò)依然有不少科學(xué)家繼續進(jìn)行對其各種行為的研究。
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文獻來(lái)源：Real-time bioluminescence imaging of mixed mycobacterial infections.
包括細菌在內的微生物研究常常需要追蹤和分析這些生物的動(dòng)態(tài)行為，時(shí)至今日這些技術(shù)已經(jīng)得到了長(cháng)足發(fā)展，出現了一些新的工具，如熒光蛋白報告基因，經(jīng)典技術(shù)也獲得了新生，如瓊脂糖平板上細菌菌落復雜漩渦和螺旋形生長(cháng)的定量分析等。同時(shí)在過(guò)去的二十年里，顯微鏡又卷土重來(lái)，通過(guò)一些小型，相對廉價(jià)的相機，以及日益復雜的圖像分析工具幫助科學(xué)家們完成了許多分析研究。
The Scientist雜志匯總了一些創(chuàng )新方法，以及經(jīng)典方法的升級版。
感染期少量細菌如何檢測
許多病原菌，比如結核桿菌在初始生長(cháng)階段生長(cháng)的十分緩慢，因此要了解其如何感染宿主的并不容易。至今科學(xué)家們還不清楚結核分枝桿菌Mycobacterium tuberculosis在人體內的立足點(diǎn)在哪里，是肺泡？鼻咽？還是散布在全身的病原體？
“如果能在體內追蹤到這些病原體，就是這一領(lǐng)域的一大進(jìn)步，”來(lái)自德州A&M健康科學(xué)中心的微生物病理學(xué)和免疫學(xué)教授Jeffrey Cirillo說(shuō)。
為了能找到樣品中少量的結核桿菌的蹤跡，Cirillo研究組研發(fā)了一種新技術(shù)，利用熒光報告基因來(lái)檢測——結核桿菌會(huì )分泌一種名為BlaC的酶，據此研究人員設計出一種能與這種酶反應的分子，兩者反應后會(huì )發(fā)出熒光。在此基礎上制成的檢測裝置只需在其中加入痰液，若含有結核桿菌，檢測裝置就會(huì )發(fā)出熒光。如果自行檢測者拿不準如何判斷熒光，可用手機拍照后傳給專(zhuān)業(yè)醫生，無(wú)須親自到醫院就能獲知檢測結果。
這種新型檢測方法靈敏度很高，樣本中只含少量的結核桿菌就能檢測出來(lái)。與之相比，傳統的利用顯微鏡觀(guān)察樣本中是否含結核桿菌的方法，在結核桿菌數量很少時(shí)常常判斷困難。
其實(shí)之前也有類(lèi)似的技術(shù)，但所用分子不只對結核桿菌敏感，也會(huì )引起其他一些種類(lèi)的細菌產(chǎn)生反應。而這一研究針對這一問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，所用分子只有遇到結核桿菌分泌的酶時(shí)才發(fā)出熒光。
這一系統能檢測到樣品中少至10個(gè)細菌（Angew Chem Int Ed Engl, 53:9360-64, 2014），Cirillo 還在嘗試研發(fā)另外的生物螢光分子（來(lái)自螢火蟲(chóng)）追蹤活體動(dòng)物中的感染的新系統。
這一報告系統是在其它研究發(fā)現的基礎上研發(fā)出來(lái)的，Cirillo 研究組進(jìn)行了一些改動(dòng)，從Addgene 開(kāi)放性數據中可以活動(dòng)這種質(zhì)粒的信息。
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