CMOS: Wissenschaftler belauschen Bakterienkommunikation

Forscher aus New York haben einen Chip entwickelt, mit dem sie die Kommunikation einer Bakterienkolonie beobachten konnten. Mit dem Chip lässt sich zudem das Wachstum der Kolonie hemmen.

Artikel veröffentlicht am 11. Februar 2014, 18:30 Uhr, Werner Pluta

Kolonie Pseudomonas aeruginosa: Kommunikation belauschen und unterbrechen (Bild: Hassan Sakhtah/Columbia University)

Sagt ein Bakterium zum anderen... - ja, was eigentlich? Ken Shepard und Lars Dietrich wissen es: Die beiden Forscher von der Columbia-Universität in New York City haben einen Chip entwickelt, mit dem sie die Kommunikation belauschen können.

Genau gesagt belauschen die Forscher die Bakterien vom Typ Pseudomonas aeruginosa nicht - sie beobachten sie, mit einem CMOS-Chip. Der Chip ist ein Glasobjektträger, auf dem die Bakterienkolonie auch angesiedelt ist. Darin ist eine elektrochemische Abtasteinrichtung mit Elektroden und Potentiostatkanälen integriert. Damit werden die Signalmoleküle, mit denen die Kolonien dieser Bakterien kommunizieren, zeitlich und räumlich erfasst.

Konzentration auf Phenazin

Zellen vermitteln ihre Aktivität, indem sie Moleküle absondern. Die New Yorker Forscher konzentrierten sich vor allem auf Phenazine. Das sind Stoffwechselprodukte, die die Genexpression steuern, also wie aus der Information eines Gens ein Genprodukt geformt wird. Ein Genprodukt kann beispielsweise ein Protein sein.

Ihre Studie habe ergeben, dass Bakterienkolonien einen Phenazingradienten erzeugten, der wahrscheinlich zum Gestaltwandel der Kolonie beiträgt, erklärt Dietrich. Das sei eine wichtige Erkenntnis.

Hören und zerstören

In ihrem Aufsatz in der Fachzeitschrift Nature Communications beschreiben die Forscher aber nicht nur, "wie wir mit diesem Chip die Gespräche in Biofilmen 'abhören'." Der Chip lasse sich auch dazu nutzen, "um diese Gespräche zu unterbrechen und dadurch den Biofilm zu zerstören".

Der Chip lasse sich demnach nicht nur in der Forschung einsetzen, sondern könne wegen dieser antibakteriellen Wirkung in medizinische Geräte integriert werden, vornehmlich in jene, in denen sich häufig Biofilme bilden, wie etwa Katheter.