Итак, открытие нового токсина в штамме Enterococcus вызывает удивление ученых. Выделенный из коровьих фекалий, взятых на ферме в Южной Каролине, неожиданно было обнаружено, что жук несет токсин, напоминающий токсин, вызывающий ботулизм. О находке сообщалось 25 января в журнале Cell Host and Microbe.
«Это первый случай, когда нейротоксин ботулина был обнаружен за пределами Clostridium botulinum – и не только токсин, но и целая единица, содержащая токсин и связанные с ним белки, которые предотвращают разложение токсина в желудочно-кишечном тракте», – говорит Мин Донг. , Доктор философии, ученый отделения урологии Бостонской детской больницы и Гарвардской медицинской школы и один из мировых экспертов по ботулотоксинам.
Токсин, получивший название BoNT / En, является девятым описанным ботулотоксином. (В августе прошлого года Донг и его коллеги сообщили о восьмом, BoNT / X, созданном C. botulinum и первый новый ботулотоксин, обнаруженный почти за 50 лет.
Следует ли нам бояться?
«Нет, по крайней мере, пока», – говорит Сикай Чжан, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Дуна и один из трех соавторов нового отчета.
«К счастью, изолят энтерококка, несущий токсин, остается чувствительным к основным антибиотикам», – отмечает Чжан. "Он был обнаружен только один раз от одного животного, и никаких признаков ботулизма не наблюдалось."
Когда Сицай и его коллега Цзе Чжан, доктор философии, проверили токсин на грызунах в лаборатории, они практически не повлияли.
Только когда они манипулировали токсином, чтобы лучше воздействовать на нейроны мыши и крысы, он стал мощным, отключив нервную функцию и вызвав паралич.
Токсичен ли BoNT / En для человека?? Лаборатория Дона сейчас тестирует его на культивируемых человеческих нейронах, чтобы выяснить.
Совершая прыжок
Как этот ботулинический токсин мог переходить от одного вида бактерий к другому?? Команды, возглавляемые сотрудниками Дона, Майклом Гилмором, доктором философии из Массачусетской школы глаз и уха и Гарвардской медицинской школы, и Эндрю Докси, доктором философии из Университета Ватерлоо, обнаружили, что гены ботулотоксина BoNT / En переносятся плазмидой.
Плазмиды – это мобильные структуры, которые содержат ДНК независимо от хромосом и могут передаваться от одной бактерии к другой.
Плазмиды довольно часто встречаются у энтерококков: на самом деле, они были связаны с приобретением устойчивости к ванкомицину, антибиотикам последнего средства, и передачей устойчивости к устрашающему золотистому стафилококку.
Эта способность обмениваться генами – вот что беспокоит ученых. Может ли сильный токсин от C. botulinum превращается в устойчивый к множеству лекарств E. штамм фекалий?
Теперь это кажется теоретически возможным.
«Энтерококк – это центральный узел переноса генов в кишечнике, и это делает его потенциально опасным», – говорит Донг.
Вниз на ферме
Лаборатория Гилмора секвенировала токсин, продуцирующий E. faecium как часть более широкого поиска истоков энтерококковой устойчивости к антибиотикам и болезнетворной способности.
"Мы не искали нейротоксин в E. faecium ", – говорит Франсуа Лебретон, доктор философии, еще один соавтор статьи, специализирующийся на изучении геномных последовательностей этих микробов. "Не было причин подозревать его существование."
Лебретон изучает эволюцию энтерококков от их комменсального палеозойского происхождения и превращения их в угрозу для больниц.
"В интенсивном сельском хозяйстве антибиотики вводят сельскохозяйственным животным, чтобы способствовать увеличению веса в часто переполненных помещениях. Мы считаем, что это создает среду в кишечнике животных, которая позволяет устойчивым к антибиотикам энтерококкам процветать и вступать в контакт с людьми », – объясняет он. "Мы знаем, что высокоустойчивый к антибиотикам E. faecium, с которым мы боремся в больнице, очень тесно связан со штаммами, обнаруженными в желудочно-кишечном тракте сельскохозяйственных животных."
С фермы на компьютер
Биоинформатик Эндрю Докси, доктор философии, чья лаборатория в Университете Ватерлоо специализируется на анализе данных генома для обнаружения новых токсинов и генов вирулентности.
Анализ вновь секвенированного E. faecium, компьютерные программы лаборатории быстро определили генетическую последовательность нового ботулинического токсина.
«Способ, которым мы обнаружили этот токсин с помощью вычислительных методов, отличается от того, как токсины идентифицировали в прошлом, и может стать стандартным подходом в биомониторинге», – говорит Докси. "Он представляет собой лучшее в своем роде научное сотрудничество и обмен данными."
Идеальный шторм?
Недавно обнаруженный токсин действительно вызывает некоторые опасения по поводу того, что ботулинический токсин может появиться в устойчивых к антибиотикам энтерококках, возможно, в результате переноса генов в кишечнике животного, являющегося носителем обоих C. ботулинический и энтерококк.
«Это уникальное открытие нейротоксина ботулина в бактерии, которая встречается повсеместно у животных и представляет серьезную проблему для здоровья человека», – говорит Лебретон. "E. faecium находится в кишечнике почти каждого человека; он чрезвычайно прочен и выдерживает множество нагрузок, часто включая попытки дезинфицировать поверхности в больницах. Приспособленный к больнице, устойчивый к антибиотикам, трудно поддающийся уничтожению жук, несущий нейротоксин, был бы наихудшим сценарием."
Остается неизвестным, для какого животного предназначен этот девятый ботулотоксин. Лаборатория Гилмора продолжает расширяться и изучать свою коллекцию изолятов энтерококков. «Большая часть того, что мы знаем об Enterococcus, происходит от нескольких штаммов, циркулирующих в больнице», – говорит Лебретон. "Возможно, что BoNT / En или даже другие новые токсины обнаружатся в других энтерококках, выделенных из дикой природы. Мы просто никогда не искали их раньше."