ردیابی دقیق حرکت ذرات درون سلول های باکتریایی

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، محققان دانشگاه واگنینگن نرم افزاری را توسعه دادند که نظارت بر سلول های باکتریایی را بهبود می بخشد و به توسعه آنتی بیوتیک بهتر کمک می کند.

دانشمندان دانشگاه Wageningen نرم افزاری توسعه دادند که حرکت ذرات درون سلول های باکتری را به دقت ردیابی می کند. دانشگاه در بیانیه ای نوشت: به لطف این فناوری، پروتئین های DNA را می توان بهتر پایش کرد و عملکرد آنها را مطالعه کرد.

این نرم افزار که TARDIS نام دارد و با سایر شرکای بین المللی توسعه یافته است، فرصت های جدیدی را در تحقیقات بیولوژیکی مانند توسعه آنتی بیوتیک ها باز می کند.

کوئن مارتنز، نویسنده اول این نشریه می گوید: برخی آنتی بیوتیک ها با مسدود کردن ماشین های مولکولی خاص در سلول کار می کنند. این نرم افزار امکان مطالعه همزمان رفتار چندین ماشین را فراهم می کند و بینش سریع تری در مورد اثربخشی یک آنتی بیوتیک ارائه می دهد.

تجسم ذرات در یک سلول با استفاده از تکنیک های بیولوژیکی مدتی است که میسر شده است، به عنوان مثال، با اتصال آنها به نوعی ذره فلورسنت. مارتنز می گوید: اما با این تکنیک، می توانید تنها یک ذره را در یک زمان ردیابی کنید. مولکول های زیستی سریع تر حرکت می کنند، سریع تر از آنچه دوربین ها می توانند ثبت کنند، در نتیجه یک فیلم پر زرق و برق با فریم های پرش ایجاد می شود. دنبال کردن یک ذره قابل کنترل است، زیرا می توانید حرکات از دست رفته را پر کنید. با این حال، اگر دو یا چند ذره یکسان اشکال داشته باشند، اغلب غیرممکن است که تعیین کنیم کدام ذره در فریم اول با کدام ذره در فریم بعدی مطابقت دارد.

اینجاست که قدرت محاسباتی TARDIS وارد عمل می شود. این نرم افزار از محاسبات احتمال برای محاسبه تمام مسیرهای ممکن ذرات، با در نظر گرفتن دینامیک بیولوژیکی و نیروهای فیزیکی - از جمله موارد دیگر، استفاده می کند. تعیین می کند که کدام ذرات در هر فریم با ذرات فریم های بعدی مطابقت دارند. به گفته محققان، این محاسبه بسیار دقیق است. آنها این نرم افزار را بر روی الگوهای حرکتی شناخته شده، مانند انتشار، در شرایط پیچیده تر از آنچه قبلا ممکن بود، آزمایش کردند.

الگوهای حرکت جهانی در سلول ها را می توان برای اولین بار به وضوح اندازه گیری کرد. با این حال، Johannes Hohlbein، دانشیار بیوفیزیک، به یک محدودیت اشاره می کند: نرم افزار جدید اجازه نظارت مستقیم بر یک ذره را نمی دهد، اما اکنون می توانیم به توان عملیاتی بالاتری در پردازش داده ها دست یابیم. آن را مانند نمای بالای یک گله گوسفند در نظر بگیرید: رایانه نحوه حرکت گله را پیش بینی می کند اما مسیر هر گوسفند را ردیابی نمی کند.

ایده این نرم افزار در سال 2020 در طول تحقیقات دکتری مارتنز در WUR آغاز شد. هولبین می گوید: پایان نامه او قبلاً آنقدر طولانی بود که جایی برای این مطالعه وجود نداشت. بنابراین، مارتنز و هولباین بعداً به همراه همکارانش در دانشگاه کارنگی ملون و دانشگاه بن، جایی که مارتنز در حال حاضر در آنجا کار می کند، این ایده را بیشتر توسعه دادند. مارتنز در تحقیقات در حال انجام خود از نرم افزار خود برای مطالعه ترمیم DNA در موجودات تک سلولی استفاده کرده است.