(BBSRC NWD) 像旅鼠一样移动：细菌生物膜内对抗生素的集体迁移

铜绿假单胞菌是一种具有全球意义的“优先”细菌病原体（世界卫生组织），会导致生物膜相关的、具有抗生素耐药性的感染。虽然对铜绿假单胞菌的液体培养进行了广泛的研究，但大多数细胞在自然和临床环境中都生活在表面附着的生物膜中。在液体培养中，细菌使用鞭毛游泳，而在表面上，铜绿假单胞菌使用菌毛（分子抓钩）爬行。虽然细菌会游离有害化学物质，但我们发现，表面附着的铜绿假单胞菌反直觉地爬向——而不是远离——具有临床意义的抗生素，这是一种我们称之为“抗生素出租车”的新行为。 我们推测，抗生素出租车使铜绿假单胞菌能够反击分泌抗生素的竞争者，但我们对这种自相矛盾的行为的遗传、行为或生态基础知之甚少。 迄今为止，已经在微流控设备中以低细胞密度在分离的细菌中观察到抗生素出租车，这些微流控设备将细胞暴露于精确定义的抗生素梯度。以低细胞密度研究细胞使我们能够跟踪单个细菌并分析它们的行为。然而，大多数细菌生活在密集的生物膜中，我们不知道细胞如何在生物膜环境中对抗生素梯度做出反应。因此，我们正在开发一种新型微流控系统，以在琼脂垫和玻璃盖玻片之间的界面上生长细菌菌落，然后通过沿菌落两侧的两个单独通道注入流体，将这些菌落暴露于稳定、确定的化学梯度。通过通过两个通道之一注入抗生素，我们可以将菌落暴露于随着抗生素扩散通过琼脂而形成的抗生素梯度。至关重要的是，当夹在琼脂和玻璃之间时，铜绿假单胞菌菌落以 2D 单层生长。这使我们能够使用我们最先进的成像和细胞跟踪管道来量化这些生物膜中单个细胞的行为。该方法将基于机器学习的细胞跟踪软件与荧光标记的蛋白质相结合，其亚细胞定位反映了细胞用于在表面移动的菌毛的定位。该项目将结合这两种新颖的方法，为细菌如何在生物膜中导航化学梯度提供根本性的新见解。 这是一个高度跨学科的项目，它将结合微流控、自动化显微镜、机器学习、大规模并行细胞跟踪和分子微生物学。这项工作将建立在我们最近的高调出版物的基础上，这些出版物报告了在分离的细菌细胞中对抗生素出租车的初步观察，并补充了旨在回答从这些初步观察中出现的关键问题的现有资助工作。

利物浦大学作为全球高等教育的标杆性机构，其(BBSRC NWD) 像旅鼠一样移动：细菌生物膜内对抗生素的集体迁移项目依托学校在生命科学与医学领域的深厚学术传统与实践经验，致力于培养学生的系统性生物科学分析能力。