איך חיידקים מתנהגים אחרת בבני אדם לעומת המעבדה

Stress, Portrait of a Killer - Full Documentary (2008) (יולי 2019).

Anonim

רוב מה שאנחנו יודעים היום על חיידקים קטלניים כגון Pseudomonas aeruginosa הושג ממחקרים שנעשו בהגדרות מעבדה. מחקר שפורסם ב -14 במאי בכתב העת " Proceedings of the National Academy of Sciences" מראה כי מידע מבוסס מעבדה זה עשוי להיות בעל מגבלות חשובות לניבוי האופן שבו התנהגויות אלו יתנהגו ברגע שיפלשו לבני אדם.

בין ההבדלים הם ביטוי מוגבר של גנים האחראים על עמידות אנטיביוטית, את bane של תרופות המשמשות כיום לטיפול במגוון רחב של זיהומים. המחקר החדש עשוי לסייע למדענים להבין כיצד להסיק מסקנות מדויקות יותר מהמעבדה שלהם העבודה ולספק לרופאי מידע טוב יותר על טיפול בזיהומים חיידקיים.

"חיידקים וזיהומים האדם הם לרוב סובלני של אנטיביוטיקה, אבל כשאנחנו תרבות אותם מחוץ האדם הם מאוד רגישים, " אמר מרווין וויטלי, פרופסור בבית הספר למדעי הביולוגיה במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה ומנהלת שותפה של אמורי - מרכז סיסטיק פיברוזיס לילדים. "במאמר זה, אנו מראים כי מספר גנים חשובים לסובלנות אנטיביוטיה מושרים מאוד אצל בני אדם לעומת מערכות דוגמנות המעבדה ועכבר שלנו. נראה שיש משהו ייחודי האנושי שמקדם התנגדות."

מה שעלול לגרום להבדלים האלה נשאר בגדר תעלומה, אם כי חיידקים ידועים מושפעים מהסביבה שלהם. ההבנה כיצד גנים חיידקיים ורמות הבעתם נבדלים בבני אדם יכולים לאפשר לחוקרים לחפש תנאי מעבדה שמחקים טוב יותר את התנאים האנושיים - ומספקים הדרכה טובה יותר לשימוש באנטיביוטיקה.

"הידיעה אילו גנים לעמידות לאנטיביוטיקה מבוטאים מאוד בבני אדם רשאי להודיע ​​החלטות טיפוליות שלנו על השימוש באנטיביוטיקה, " אמר וויטלי, ראש הקתדרה Bennie H. & נלסון ד ואבל ב מולקולרית וביולוגיה תאית באוניברסיטת ג'ורג'יה טק ומהווה אליאנס מחקר גאורגיה מלומד דגול. "למשל, ניתן לנבא עמידות אנטיביוטית של קהילה מדבקת מתוך נתוני ביטוי גנים ללא צורך בחיידקים מתרבים במעבדה הקלינית".

המחקר מומן על ידי המכון הלאומי לבריאות, סיסטיק פיברוזיס קרן, והקרן לונדבק. בנוסף גאורגיה החוקרים טק, צוות המחקר כלל מדענים במרכז למדעי הבריאות באוניברסיטת טקסס טק, אוניברסיטת מרכז רפואי מיסיסיפי, מאוניברסיטת קליפורניה, וכמה ארגונים קליני ומחקר בדנמרק.

Pseudomonas aeruginosa הוא פתוגן חשוב המאיים על אנשים עם חיסונים, כולל אלה עם סיסטיק פיברוזיס, סוכרת והשמנת יתר. זהו זיהום מרכזי שנרכש על ידי בית החולים, והמרכזים לבקרת מחלות ומניעתן מאפיינים זנים עמידים בפני סמים רבים של החיידקים כאיום רציני.

במחקר שלהם, המדענים ניתחו נתונים RNA רצף של זיהומים קליניים אנושיים וניסויי מעבדה. הדגימות האנושיות התקבלו מקלינאים המשתפים פעולה, שלקחו את הדגימות ישירות מחולים והכניסו אותם לכימיקל ששימר את ה- RNA שלהם לעיבוד מאוחר יותר. הניסויים במעבדה למדו זנים שונים של החיידק תחת מגוון תנאים לצמיחה, מטיפול אנטיביוטי לתחרות עם חיידקים אחרים.

החוקרים כללו גם שפורסמו בעבר נתונים ניסוי חוץ גופית ועכבר מן המעבדה ווייטלי וצוותי מחקר אחרים. טכניקות ניתוח נתונים כללו גישה ללמידה מכונה המכונה תמיכה מכונות וקטור, אשר שימש כדי להבחין בין פרופילים ביטוי גנים של דגימות נלקח ממקורות האדם במבחנה.

"ראינו ביטוי גבוה בכמה גנים לשמצה עמידות לאנטיביוטיקה, כולל גנים המקודדים משאבות בזרימת כי extrude אנטיביוטיקה מן התא וכן אנזים מפרק אנטיביוטיקה מסוימים, כגון אמפיצילין, " אמר דניאל Cornforth, מדען מחקר במעבדה של וויטלי ואת המחבר הראשון של הנייר. "היו גם גנים נחקרים פחות לאנטיביוטיקה, כולל שלושה הקשורים לתחבורה באבץ, שהעבודה הקודמת שלנו זיהתה כגורמים קריטיים לאנטיביוטיקה, שהתבטאו גם בחולים האנושיים".

למרות שהמחקר התמקד רק בפתוגן יחיד בעייתי, וויטלי סבור שהתוצאות יכולות להיות בעלות השלכות רחבות יותר. "למעשה, אנו יודעים מעט מאוד על התנהגויות חיידקים במהלך ההדבקה האנושית, ומרבית מערכות המודלים אינן מסוגלות לשכפל את רוב ההיבטים של זיהום אנושי, אני מצפה כי עבודה זו תהיה ניתנת להכללה לחיידקים אחרים".

על ידי זיהוי איך חיידקים מתנהגים אחרת בבני אדם לעומת הגדרות מעבדה סטנדרטיות, העבודה יכולה לספק בסיס למחקר נוסף עם דגימות יותר סוגים שונים של זיהום.

"הנקודה המרכזית מהעבודה הזו היא שעכשיו מיקרוביולוגים יכולים לבצע transcriptomics על אוכלוסיות חיידקים במגוון זיהומי אדם, כדי שנוכל להבין טוב יותר מה החיידקים בעצם עושים ב זיהומים הקליניים אלה, " אמר Cornforth. "אנחנו יכולים גם לקבוע היכן מודלים המעבדה שלנו להצליח ואיפה הם נכשלים לחקות סביבות זיהום אלה."

menu
menu