來自加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開發(fā)了一種靈敏的新成像技術(shù)揭示了生物膜（biofilms）結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié)，從而打開了攻擊如霍亂、囊性纖維化患者肺臟感染以及甚至慢性鼻竇炎等因形成生物膜而產(chǎn)生抗生素耐藥性的大量細(xì)菌性疾病的大門。相關(guān)論文發(fā)布在7月13日的《科學(xué)》（Science）雜志上。

著名華裔科學(xué)家朱棣文（Steven Chu），加州大學(xué)伯克利分校Veysel Berk博士及加州大學(xué)圣克魯茲分校的Fitnat H. Yildiz博士共同領(lǐng)導(dǎo)了這一研究。朱棣文教授因“發(fā)展了用激光冷卻和捕獲原子的方法”于1997年獲得諾貝爾物理學(xué)家，是繼楊振寧、李政道等之后第五位獲諾貝爾獎(jiǎng)的華裔科學(xué)家。2008年被美國總統(tǒng)奧巴馬任命為美國能源部部長。

通過發(fā)明一種新型熒光標(biāo)記方法，結(jié)合采用超高分辨率光學(xué)顯微鏡，研究人員成功解析了細(xì)菌生物膜的結(jié)構(gòu)。他們還確定了一些可以破壞細(xì)菌群落并將這些病菌置于抗生素殺傷力之下的潛在藥物的遺傳靶點(diǎn)。

“最終，我們要讓這些病菌無路可逃，”加州大學(xué)伯克利分校加州計(jì)量生物科學(xué)研究所(QB3)及物理學(xué)系博士后研究人員Berk說。

“在它們的自然生態(tài)環(huán)境中，99.9%的細(xì)菌會(huì)作為群落生存，附著在表面形成生物膜；根據(jù)美國國家衛(wèi)生研究院的統(tǒng)計(jì)，80%的人類感染與生物膜相關(guān)，”Berk說。

新技術(shù)使得研究人員能夠放大進(jìn)入這些生物膜的街道水平視圖，從而了解了“它們?nèi)绾螐膯蝹€(gè)細(xì)胞生長并聚集形成了房間和整個(gè)建筑物?，F(xiàn)在我們可以想出一種合乎邏輯的方法發(fā)現(xiàn)如何破壞它們的建筑，或防止它們自身形成建筑。”

超分辨率顯微鏡結(jié)合Berk開發(fā)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)標(biāo)記培養(yǎng)物中生長和分裂細(xì)胞，許多領(lǐng)域的生物學(xué)家將能夠記錄下細(xì)菌構(gòu)建城堡過程的靜態(tài)視頻（stop-motion video）。

在關(guān)于這篇論文的一份聲明中，朱棣文說：“基于光學(xué)顯微鏡的單分子技術(shù)在過去的20年里取得了驚人的進(jìn)展。尤其是，‘超分辨率’成像技術(shù)使得研究人員能夠以前所未有的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)成像。Veysel Berk領(lǐng)導(dǎo)研究小組應(yīng)用這些光學(xué)方法以數(shù)十納米到數(shù)十微米的長度比例連續(xù)成像活生物膜。在這一工作之前，這些細(xì)菌群落是就它們的通常成分、外觀和大量生物化學(xué)廣泛開展研究。通過引進(jìn)新的體內(nèi)熒光標(biāo)記方法，一種正在生長的霍亂弧菌（V. cholerae）的三種特異基質(zhì)蛋白和細(xì)胞外多糖的分子和結(jié)構(gòu)作用以一系列三維圖像形式實(shí)現(xiàn)了可視化。這一工作促成了對(duì)這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)形成的新認(rèn)識(shí)，無疑為開發(fā)出對(duì)抗感染性疾病的新方法和環(huán)境及工業(yè)設(shè)置中的細(xì)菌學(xué)應(yīng)用鋪平了道路。