'Evolucijska žarišna točka' ptičje gripe pomaže u izbjegavanju imunološkog sustava

The Agricultural Revolution: Crash Course World History #1 (Lipanj 2019).

Anonim

Različiti 'kaputi' koji štite smrtonosni mikrob iz naših imunoloških stanica generiraju se 'žarišnim točkama' gena koji se brzo razvijaju, otkrila je studija.

Streptococcus pneumoniae su najčešći bakterijski uzrok upale pluća, ubivši oko 500.000 djece mlađe od pet godina svake godine. Bube također mogu uzrokovati meningitis i trovanja krvi u ranjivim pacijentima.

Cjepivi uvedeni tijekom posljednjih 20 godina uspješni su u smanjivanju stope smrtnosti ciljajući najsmrtonosnije podtipove ili 'serotipove' pneumokoknih bakterija - pregršt od gotovo 100 identificiranih. Međutim, ostali bakterije koje nisu obuhvaćene cjepivima postaju sve češće.

Sada, tim koji su vodili istraživači na Imperial College Londonu otkrila je "evolucijsku žarišnu točku" u genomu bakterije koja mu pomaže izbjeći ljudski imunološki sustav ugađajući njegov najudaljeniji sloj.

Njihovi nalazi upućuju na brzu brzinu promjena u ovoj regiji DNK koja je pokretačka snaga iza nastanka novih serotipova - proces koji bi mogao predstavljati izazov budućim razvojnim cjepivima.

Istraživači kažu da, iako postoje jaki dokazi da cjepiva pružaju dobru zaštitu od pneumokokne upale pluća, bolje razumijevanje kako se bakterijska varijacija javlja na genetskoj razini mogla bi pomoći znanstvenicima da ostanu korak ispred smrtonosnih grešaka.

"Pneumokokne bakterije već dugo prakticiraju izbjegavanje imunološkog sustava pa se prilično dobro prilagođavaju promjeni njihovog" izgleda "kako bi prevladali izazov", rekao je dr. Rafal Mostowy iz Škole za javno zdravlje Imperial, koji je vodio istraživanje.

Ključni element koji postavlja serotipove međusobno je njihova kapsula - kaput gustih slojeva šećera koji pokriva bakterije i djeluje kao oklop, čime ih štiti od prepoznavanja i napadanja tijela patrolizirajućih imunoloških stanica.

U istraživanju, objavljenom u časopisu Molecular Biology and Evolution, istraživači iz Imperija istraživali su genetske podatke za tisuće pneumokoknih uzoraka bakterija iz cijelog svijeta. Ukupno je analizirano 4.519 uzoraka iz 29 zemalja, s naglaskom na tome kako se varijacije njihovih kapsula tijekom vremena razvijale.

Promjena proteina kaputa

Analiza je pokazala da jedna regija njihove DNA, posebice cps locus, akumulira promjene na visokoj stopi u odnosu na većinu ostatka genoma. Ova evolucijska žarišna točka dominira gene koji su odgovorni za šećerni oklop bakterija i akumuliraju mutacije i nove sekcije DNA na više od dvostruko više od ostatka genoma.

Usporedbom DNA iz različitih sojeva otkriven je niz zajedničkih zajedničkih genetskih elemenata - dokaz da su bugovi u prošlosti mijenjali DNK u procesu koji se naziva horizontalni prijenos gena.

Štoviše, otkrili su da, osim trgovine DNK s povezanim pneumokoknim sojevima, bilo je dokaza da su bugovi pokupili DNA iz različitih vrsta Streptococcus, što bi moglo biti potencijalni put za generiranje novih grešaka otpornih na lijekove.

"Ono što ti rezultati pokazuju je da naizgled nezanimljiva" bezopasna "bakterija može pomoći potencijalno smrtonosnim bakterijama da postanu raznovrsnija, a dugoročno bi im mogla olakšati diverzifikaciju pred cjepivima", objasnio je dr. Mostowy. "Nismo znali koliko je uloga tih bezopasnih komensalnih bakterija - koje žive u našim tijelima - igrale u ovom procesu, ali čini se da su kritične u diverzifikaciji važnog patogena i zapravo su vrlo relevantne od medicinskih točke gledišta. "

Dva široko korištena cjepiva za pneumokokne bakterije rade označavanjem šećera pronađenih u bakterijskim kapsulama u stanicama imunološkog sustava, tako da ako ih imunološke stanice u budućnosti prepoznaju, oni mogu postaviti jaču obranu. Evolucijska žarišna točka u genomu može potaknuti nove kombinacije šećera i kapsule koje bi mogle potencijalno izbjeći ove cjepiva.

"Cjepiva koja trenutno koristimo ciljaju brzo razvijajuće kompleks gena - cps lokus - koji se vjerojatno tako brzo mijenja jer je pod stresom naših imunoloških sustava stotinama tisuća godina", dodao je dr. Mostowy.

Međutim, istraživači kažu da genetski podaci čine samo dio priče. Čimbenici kao što su okoliš, javno zdravlje i razvoj lijekova igraju ulogu u nastanku novih sojeva. Istraživači su uvjereni da je imunizacija još uvijek najbolje oružje u borbi protiv bugova.

"Postoje vrlo jaki dokazi koji pokazuju da cijepljenje zaista štiti djecu koja su najviše izložena riziku od bolesti, a taj rad predstavlja važan korak ka zaštiti cjepiva protiv dugoročnih potencijalnih budućih promjena koje bi mogle promijeniti tu situaciju." istaknuo je dr. Mostowy.

Dr. Mostowy sada radi s istraživačima na čelu s dr. Davidom Aanensenom iz Škole javnog zdravstva u Imperialu, u Centru za patogeni genomsko nadziranje u Cambridgeu kako bi se bolje razumjela raznolikost kapsula u različitim bakterijskim vrstama.

Istraživači se nadaju da mogu naučiti kako horizontalni prijenos DNA između streptokoka može dovesti do stvaranja novih kapsula varijanti.

'Pseudokokalna sinteza kapsula locus cps kao evolucijska žarišna točka s mogućnošću generiranja novih serotipova pomoću rekombinacije', Mostowy, R. et al, objavljen je u Molecular Biology and Evolution.

menu
menu