新的研究表明，细菌在生物膜中的排列会影响它们对抗生素的敏感性

传统上，细菌被想象为单细胞生物，稀疏地散布在表面上或悬浮在液体中，但在许多环境中，真正的细菌生长方式是在称为生物膜的粘性簇中。生物膜的形成对人类有用——例如，它与康普茶的生产是不可或缺的。但它更经常出现问题，因为它使控制细菌生长变得更加困难：当细菌细胞产生生物膜时，它充当抵御外部入侵者的屏障，使细菌对抗生素更耐受。

直到最近，研究人员还假设细菌在生物膜中的排列有些随机，因为他们根本没有考虑过生物膜结构的问题。但生物学教授拉尔斯·迪特里希（Lars Dietrich）实验室的新研究表明，形成生物膜的细菌实际上在这些粘稠的基质中具有高度结构化的排列。

他们出乎意料的发现可能为开发更好地靶向抗生素耐药细菌的新药铺平道路。

“形成生物膜的细菌存在阴阳权衡，因为生物膜可以防止抗生素和其他威胁，但也阻止食物进入和喂养系统，”该论文的主要作者Dietrich说。“这项研究为我们了解如何影响细菌细胞排列和评估如何使它们更容易受到抗生素的影响奠定了重要基础。

这项新研究发表在《PLOS Biology》杂志上，详细介绍了由研究生Hannah Dayton牵头的Dietrich教授实验室进行的研究。这篇论文专门研究了一种重要的常见病原体，称为 铜绿假单胞菌。

该团队使用扫描电子显微镜和荧光显微镜与细胞标记配对进行研究。他们发现，生物膜中的 铜绿假单胞 菌细胞是纵向堆积的，并垂直于它们的生长基质排列，这是细菌赖以生存的物质，其中包含它们赖以生存和生长的物质。他们还发现，修饰细菌细胞表面的突变破坏了这种排列。

当他们测试从外部添加到完全形成的生物膜中的糖的影响时，他们观察到其分布受到生物膜解剖结构的影响。具有紊乱细胞排列的突变细菌对生物膜内特定区域（也称为亚区）的添加糖或抗生素反应更灵敏。最后，他们表明，生物膜解剖结构的变化改变了结构内峰值代谢活动的位置。

总之，这些观察结果表明，生物膜微观结构是一种可以调整的特性，可以影响常驻细菌亚群的代谢并影响该群体的整体生存。这些发现对我们治疗 铜绿假单胞菌 和其他生物膜形成病原体引起的感染的方法具有重要意义。

该研究是与哥伦比亚大学化学教授Wei Min的研究小组合作进行的;Raju Tomer，哥伦比亚大学生物学教授;Jasmine Nirody，芝加哥大学教授;以及纽约市立大学（CUNY）教授Anuradha Janakiraman。

“细胞的排列通常是生物膜形成的一个被低估的方面，”代顿说。“我们现在知道，它允许生物膜中的细菌控制它们的生理状态，并在抗生素治疗期间对它们的生存产生影响。

“对于抗生素耐药细菌的有害和日益严重的问题来说，这是一个有希望的发展，”迪特里希说。