借助于三维成像技术,研究人员可以追综感染的变化过程,这将有助于我们解决医学上一些紧迫的问题。

图片说明:计算机断层扫描仪(CT)显示了细菌感染是怎样在老鼠体内移动的。
感染在体内发生时是什么样子的?它在何时向何地传播?免疫系统是在什么时候开始工作并且消除感染的?
伦敦帝国理工学院分子细菌学和感染研究中心的科学家首次使用扫描设备观察感染在动物体内传播的实时情况。“我一看到它就‘哇!’了一声”这是Gadi Frankel教授第一次用扫描仪观察时的反应。“这让我们能够用三维成像的方式实时观察感染。”
影像显示了细菌的侵染过程:先是感染小肠,然后后退到消化道里一个小区域,细菌在扩散到直肠时开始大量繁殖,最后大肠也被感染了。在这之后,扫描图像显示出老鼠的免疫系统消灭了细菌,清除了感染。
细菌之光
这一扫描系统的工作原理是测量从老鼠体内发出的微量光线,这些光实际上是由老鼠体内的细菌发出的。在这个实验中,研究人员修改了老鼠身上的一种细菌,也就是柠檬酸杆菌(Citrobacter rodentium)的基因,使其能发光。随后,在Frankel教授的实验室里工作的James Collins博士将感染的老鼠放在扫描仪里。“它是一个黑盒子,能保持动物的体温并阻挡任何光线进入。箱子顶上安装了一架摄影机,它的灵敏度极高,能够检测到从老鼠体内的细菌散发出来的光。”然后他用测量数据绘制了一副图像,上面记录着细菌在老鼠体内的精确位置,亮度的高低反映细菌的数量。光越多意味着细菌越多,而如果光开始减弱就意味着细菌被杀死了。通过日复一日地重复扫描同一只老鼠,他们可以建立一个完整的感染过程。
这个装置还能相当精细地观察免疫系统。Collins博士说:“我们不仅能看到细菌的位置,而且可以知道哪种免疫细胞会进入这个感染区域。
“革命”
Frankel教授说:“这项研究即将改变我们研究细菌感染的方式,它引领了未来。”他希望这项技术能够帮助解决医学方面的一些紧迫问题。他说:“其中一个大问题是细菌抗药性的增强,这是我们当下所面临的最大的挑战。”还有一些新病菌也困扰着医学界,例如去年在德国爆发的一种肠出血性大肠杆菌E. coli O104。此外,人们需要开发新型的更有效的疫苗。“我们能够揭示出抗生素和疫苗是怎样在活体内工作的——之前还没有人能够做到。”Frankel 教授补充道:“它将是一个令人难以置信的且十分重要的工具,帮助我们开发更好的疫苗和抗生素,从而使我们在将来能够更好地对付细菌感染。”
扫描能显示出细菌在动物体内不同部位的感染方式是怎样被不同的疫苗和抗生素改变的,这可以帮助研究人员筛选药物。他们也用含益生菌的酸奶做了实验。实验结果显示,“好的细菌”能影响感染的进程,因而对老鼠有益。
James Collins总结到:“这一技术潜力巨大,而我们只是刚刚揭开它的面纱。”