Исследователи из Хьюстонского научно-исследовательского института методистов, Хьюстонской методистской больницы, учреждений Финляндии и Исландии, а также США.S. Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний сообщает о своих открытиях и значениях для будущих исследований эпидемических заболеваний в готовящемся к выпуску журнале клинических исследований (в начале онлайн).
По словам Джеймса М. Мюссер, М.D., Ph.D., Главный исследователь исследования и заведующий кафедрой патологии и геномной медицины Хьюстонского научно-исследовательского института методистов, совместное исследование показало на точном уровне нуклеотидов генетические изменения, которые способствовали возникновению крупных эпидемий стрептококка группы А (ГАЗ).
«Эти результаты теперь дают нам возможность начать разработку новых инструментов и стратегий трансляционной медицины», – сказал Массер. "Мы можем использовать эту информацию для разработки новых терапевтических средств, передовых диагностических методов и новых способов предотвращения или смягчения эпидемий."
По данным Всемирной организации здравоохранения, ГАЗ вызывает более 600 миллионов случаев заболеваний человека ежегодно.
В большинстве случаев это стрептококковый фарингит группы А, более известный как стрептококковая ангина. Но стрептококк группы А также является основной причиной предотвратимых детских болезней сердца, вызванных ревматической лихорадкой и ревматической болезнью сердца.
На дальнем конце спектра тяжести инфекции стрептококк группы А также вызывает некротический фасциит (болезнь поедания плоти), инфекцию с высоким уровнем смертности.
Совместная группа международных ученых обнаружила, что стрептококк группы А является отличным модельным организмом для изучения молекулярной основы эпидемических бактериальных инфекций.
Исследователям уже более века известно, что эта патогенная бактерия может вызывать эпидемии, но никому не удалось полностью устранить причину. Теперь с секвенированием следующего поколения ученые могут секвенировать весь геном бактерий, как это делается у людей.
Стрептококк группы А был выбран в качестве модельного организма для исследования из-за доступности исчерпывающих образцов штаммов, собранных за десятилетия, и его относительно небольшого генома, который позволяет полностью секвенировать геном тысяч штаммов относительно быстро.
Первоначальная гипотеза исследователей, которая оказалась верной, заключалась в том, что изменения в генетической структуре возбудителя ГАЗ лежали в основе новых эпидемий. Чтобы решить эту гипотезу, международная группа исследователей секвенировала геном тысяч болезнетворных штаммов, точно определив каждую мутацию пары оснований в этих штаммах.
«Сюрпризом было то, что изменения включали изменения в генах, кодирующих два сильнодействующих токсина, которые способствуют развитию человеческих инфекций», – сказал Массер, директор Центра молекулярных и трансляционных исследований инфекционных заболеваний человека в Houston Methodist.
Исследователи обнаружили, что в эпидемической форме стрептококка группы А, которая может проявляться как некротический фасциит или болезнь "поедания плоти", произошли два значительных и решающих изменения в регуляторной области эпидемических штаммов. Выявленная регуляторная область контролирует, как транскрибируются два ключевых гена, кодирующих токсин, и производятся токсичные белки. Эти специфические генетические изменения приводят к созданию однонуклеотидных полиморфизмов или SNP.
Команда Массера обнаружила, что два из этих SNP приводят к значительному увеличению производства двух важных токсинов, которые вредят человеку, названных стрептолизином O и NAD-гликогидролазой.
Третий SNP создает форму одного из этих токсинов, которая становится более активной, чем исходная форма. Все три из этих SNPS способствовали созданию патогенного организма, который является более опасной машиной, способной вызывать эпидемии.
"Подумайте о термостате в вашем доме, который контролирует температуру. Если вы хотите, чтобы в вашем доме было жарче, или если стрептококк группы А хочет стать более «горячим», то есть более опасным, он усиливает тепло, производя больше этих двух токсинов, которые вредят человеческим клеткам », – сказал Массер.
Мюссер и его команда надеются, что результаты их модельного исследования позволят другим исследователям инфекционных заболеваний использовать аналогичные стратегии, ориентированные на другие патогены, такие как Staphylococcus aureus (основная причина инфекций кожи и мягких тканей) и устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как клебсиелла. пневмония или кишечная палочка.
Видео об исследовании можно посмотреть здесь: https: // vimeo.com / 134987374