单个细菌细胞跟踪芯片实验室

在伯尔尼大学biozentrum研究人员，一起在德累斯顿的马克斯普朗克研究所的研究人员，已经伴随自动分析软件建立了一个新的实验室。正如他们在《自然通讯》中报道的那样，这种集成的设置可以用来研究单个细菌细胞在动态控制的环境变化中的基因调控。

它比一个火柴盒差不多大，但有一个实验室在微型芯片上。单细胞细菌生长在直径第一千毫米的约2000个频道，可以单独进行了详细的研究，通过在biozentrum在Erik van Nimwegen教授的小组的研究人员，伯尔尼大学。通过在短时间内记录数千幅显微图像，几代人大肠杆菌的精确生长和行为可以追踪几天。

的大量原始数据生成的自动分析，精确量化的新的图像分析软件称为现代艺术博物馆。该软件是与Gene Myers教授在德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的研究小组的科学家合作开发的。

微流控分析单细胞反应

使用新系统，研究人员现在可以精确地研究在环境变化的情况下，基因是如何调节单个细胞的。这样，他们不仅能了解基因调控过程，而且可以了解细菌对不同环境的适应性反应的多样性。

例如，研究单个细菌细胞对突然接触抗生素的反应是可能的：它们是否死亡，停止生长，或者继续不受干扰地分裂。也可以观察到抗生素对细胞的作用时间延长。这是很重要的，以了解为什么抗生素并不总是杀死所有病原体。

“随着微流控芯片也可以回答，细菌如何互相沟通，他们如何应对压力或是细菌适应战略关系在起作用，”van Nimwegen说。“这种单细胞分析非常重要，因为整个细胞群落的测量常常是误导性的，因为单个细胞的所有异质性都被平均化了。”

细胞记忆对于快速适应非常重要。

研究人员利用基因调控的模型系统，乳糖操纵子，证明了芯片实验室的效率。我们用绿色荧光蛋白观察大肠杆菌对葡萄糖和乳糖交替营养变化的反应。乳糖操纵子的研究已有50年，还有，我们发现了新的重要的性质，当看着它与单细胞分辨率，”van Nimwegen说。

在第一轮，细菌转化为乳糖周转时间滞后。然而，从葡萄糖到乳糖的反复转换导致细胞更快的适应，因为它们开始生长得更早。“令人惊讶的是，基因相关细胞的滞后时间是相似的，这表明细菌对祖先的行为保持记忆。”

该系统适用于多种应用场合。在芯片的设计和实验的所有相关信息，进行图像分析的现代艺术博物馆的软件，以及在这项研究中获得的原始数据是公开可用的在线。