科学家利用多普勒观察细胞内部

美国印第安纳州西拉斐特市-多普勒雷达通过窥探内部空气质量来预测天气，从而改善了生活。普渡大学的一个团队正在使用类似的技术观察活细胞内部，介绍了一种以科学家从未有过的方式检测病原体和治疗感染的方法。

在一项新研究中，该团队使用多普勒偷窥了细胞内部并实时跟踪其代谢活动，而不必等待培养物的生长。利用这种能力，研究人员可以测试在食物，水和其他环境中发现的微生物，以查看它们是否是病原体，或帮助他们找到治疗抗药性细菌的正确药物。

普渡大学的爱德华·珀塞尔杰出物理学和天文学教授戴维·诺尔特(David Nolte);基础医学教授John Turek;爱德华多·西梅内斯(Eduardo Ximenes)，农业与生物工程系的研究科学家;农业与生物工程学著名教授Michael Ladisch和Michael Ladisch于本月在Communications Biology上发表的一篇论文中，从他们先前对癌细胞的研究中采用了这项技术。

利用美国国家科学基金会以及普渡大学发现公园大创意挑战的资助，该团队研究了永生化细胞系，这些细胞将永远存活，除非您杀死它们。他们将细胞暴露于不同的已知病原体，在这种情况下为沙门氏菌和大肠杆菌。然后，他们利用多普勒效应监视细胞的反应。这些活细胞称为“前哨”，观察它们的反应称为生物动力学测定。

诺尔特说：“首先，我们将生物动力成像技术应用于癌症，现在，我们将其应用于其他类型的细胞。”“这项研究是独一无二的。没有其他人在做类似的事情。这就是为什么它如此吸引人的原因。”

当科学家分离出未知微生物并想知道它是否具有致病性(对生物组织有害)时，该策略可广泛应用。这样的细胞可能会出现在食物供应，水源中，甚至出现在最近融化的冰川中。

Ladisch说：“这直接测量细胞是否具有致病性。”“如果细胞不是致病性的，则多普勒信号不会改变。如果是致病性的，则多普勒信号会发生相当大的变化。然后，您可以使用其他方法来识别病原体。这是一种快速告诉敌人的方法。”

在人们遇到鲜活的未知微生物的情况下，能够快速辨别细胞是否有害非常有用，这使科学家们知道应该采取什么预防措施。一旦知道微生物有害，他们就可以开始建立既定协议，使他们能够确定细胞的特定身份并确定针对微生物的有效抗生素。

另一个好处是能够快速而直接地诊断出哪些细菌对哪些抗生素有反应。在医院和其他环境中，已经具有脆弱的身体和免疫系统的个体可能会接触到越来越多的抗生素抗药性细菌并受到感染，在医院和其他环境中，抗生素抗性可能是一个毁灭性的问题。有时，这会导致潜在的致命疾病，称为细菌性败血症或败血病。这与有关COVID-19的病毒性败血症有所不同，尽管科学家表示，他们的下一步将包括研究病毒性败血症。