Новости

При определенных условиях вакцинация большего числа людей одной дозой замедляет распространение вируса.    Во многих частях мира предложение вакцин COVID-19 продолжает отставать от спроса. Хотя большинство вакцин рассчитаны на две дозы, некоторые страны, например Канада, отдают предпочтение вакцинации как можно большего числа людей одной дозой, прежде чем выдавать дополнительную дозу.    В журнале Chaos исследователи из Франкфуртской школы финансов и менеджмента и Калифорнийского университета иллюстрируют условия, при которых кампания по вакцинации "prime first" (сначала первая) является наиболее эффективной для остановки распространения вируса. Кампания "prime first" не предполагает, что люди должны получить только одну дозу вакцины. Напротив, она подчеркивает необходимость как можно быстрее вакцинировать большое количество людей, а затем ввести вторую дозу. В сравнении с этим, кампания по вакцинации "prime boost" ставит во главу угла полную вакцинацию меньшего числа людей.    С иммунологической точки зрения, сценарий получения двойной дозы вакцины всегда лучше. Однако в условиях ограничения поставок преимущества вакцинации вдвое большего числа людей могут перевесить преимущества двойной дозы. Ученые смоделировали передачу COVID-19 с использованием параметров восприимчивости, воздействия, инфицирования, выздоровления, летального исхода. Каждое из этих состояний болезни ассоциируется с определенным сегментом, содержащим отдельных людей. Переходы между сегментами зависят от параметров развития заболевания, таких как трансмиссивность вируса.    Каждый сегмент далее делится на невакцинированных, частично вакцинированных и полностью вакцинированных людей. Исследователи сравнили показатели каждой вакцинной группы с другими в различных условиях. "У нас есть гигантская степень неопределенности относительно параметров COVID-19", - сказал автор исследования Ян Наглер. "Мы признаем, что не знаем точных значений, поэтому мы делаем выборку по всему пространству параметров. Мы даем хорошее представление о том, когда кампании prime first лучше с точки зрения спасения жизней, чем prime boost вакцинация".   Исследователи обнаружили, что скорость ослабления вакцины является критически важным фактором при принятии решения. Если ослабление, или снижение эффективности вакцины, слишком сильно после однократной дозы, стратегия вакцинации двойной дозой часто является лучшим вариантом. Однако стратегия вакцинации меняется, если скорость ослабления после однократной дозы становится ближе к скорости ослабления после двукратной дозы.    "Наши результаты показывают, что более точные оценки скорости ослабления иммунитета важны для принятия решения о том, являются ли протоколы " prime first" более эффективными, чем "prime boost" вакцинация", - считает Наглер.   По мере того, как научное сообщество будет собирать больше данных о вакцинации COVID-19, ученые надеются, что эта модель станет еще более информативной для экспертов в области общественного здравоохранения и политиков, которые должны принять решение за или против определенного протокола вакцинации.

Совместная работа микробиологов, клиницистов и экспертов по эволюции бактерий показала, что со временем высокоадаптированные сообщества бактерий в пазухах людей с муковисцидозом (МВ) становятся более фрагментированными и подвергаются мутациям, которые разрушают их геномы.     Это открытие, бросающее вызов догмам, заставило ученых по-новому взглянуть на эволюцию микроорганизмов при хронических инфекциях. В статье, опубликованной в журнале Cell Reports, исследователи из Медицинской школы Питтсбургского университета сообщают, что размер и структура популяций Pseudomonas aeruginosa широко варьируют в синусах. Они обнаружили, что эта так называемая биогеография в месте инфекции оказывает фундаментальное влияние на эволюцию бактерий во время хронических инфекций.    "Давнее воззрение в области муковисцидоза утверждает, что инфекция каждого пациента рассказывает свою уникальную историю, и что Pseudomonas эволюционирует непредсказуемым образом", - говорит руководитель исследования Дженнифер Бомбергер. "Используя инструменты эволюционной биологии, мы показали, что эта сложная и громоздкая проблема может быть упрощена - эти бактерии следуют общим тенденциям, которые коренятся в эволюционной биологии, и изучение этих тенденций может помочь нам создать более эффективные вмешательства".    Муковисцидоз - неизлечимое генетическое заболевание, которым страдают десятки тысяч людей по всему миру и поскольку их иммунная система нарушена, пациенты с МВ также страдают от частых бактериальных и грибковых инфекций, которые сначала проникают в носовые пазухи, а затем распространяются в нижние дыхательные пути, где они сеют хаос и могут усугубить существующие проблемы с дыханием. Несмотря на то, что бактериальные инфекции ассоциируются с худшими исходами болезни у пациентов с МВ, врачи мало знают о том, как эти инфекции зарождаются.   "Пазухи - это как Дикий Запад", - говорит ведущий автор исследования Кэтрин Армбрустер. "Поразительно, как мало мы знаем об эволюции Pseudomonas в верхних дыхательных путях. Нет четкого руководства по лечению хронических инфекций пазух при муковисцидозе. Даже если эти инфекции синусов, вероятно, заносят бактерии в легкие, неясно, взаимодействуют ли эти две популяции и как".    Вдохновленные исследованиями древних взаимоотношений между бактериями и их хозяевами - насекомыми, ученые использовали передовые исследования генома и современные методы визуализации для анализа популяций P. aeruginosa, взятых из пазух пациентов с МВ. Их анализ показал, что эволюция P. aeruginosa проходит в два этапа. На патоадаптивной стадии бактерии образуют большое сообщество, в котором большинство сохраняющихся мутаций приносят адаптивную пользу. Но со временем, в ходе хронических инфекций, популяции бактерий могут накапливать не очень полезные мутации и фрагментироваться. Эволюция на этой стадии напоминает то, что происходит в бактериях, живущих симбиотически внутри насекомых, где генетический дрейф играет большую роль в этих небольших популяциях, и геномы бактерий начинают разрушаться.    Это понимание может сыграть важную роль в переосмыслении терапевтических подходов к лечению хронических бактериальных инфекций: вместо того чтобы ориентироваться на мутации "отвлекающего маневра", исследователи предлагают обратить внимание на мутации, вызванные сильнейшим эволюционным давлением, и на модели геномной адаптации и эрозии. "Геномы могут дать нам более полную картину истории бактериальных линий, бумов и спадов, через которые прошла популяция", - говорит Армбрустер. "Возможно, пациенты с муковисцидозом не так уж и непохожи друг на друга в том, как развиваются их инфекции".   "Существует идея, что ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции", - добавляет она. "Но мы также можем перефразировать это утверждение: ничто в эволюции не имеет смысла, кроме как в свете размера и структуры популяции".Catherine R. Armbruster et al. Адаптация и геномная эрозия во фрагментированных популяциях Pseudomonas aeruginosa в синусах людей с муковисцидозом (аннотация).   Известно, что Pseudomonas aeruginosa адаптируется к дыхательным путям людей с муковисцидозом (МВ), но как меняется биогеография очага инфекции и связанные с ней эволюционные процессы по мере развития пожизненной инфекции, остается неясным. В данном исследовании мы проверяем гипотезу о том, что ранние адаптации, способствующие агрегации, влияют на эволюционно-генетические траектории, изучая продольный анализ P. aeruginosa из пазух носа шести взрослых людей с МВ. Линии с высокой степенью адаптации к хозяину несли в себе генотипы мутаторов, демонстрирующие признаки ранней деградации генома, связанной с недавним ослаблением хозяина.    Используя передовой метод визуализации (MiPACT-HCR [microbial identification after passive clarity technique-идентификация микроорганизмов после пассивного метода определения четкости]), мы обнаружили, что структура популяции зависит от деградации генома, причем наиболее адаптированные к хозяину штаммы P. aeruginosa с деградированным геномом (мутаторы) обитают в небольших, редких агрегатах. Мы предполагаем, что после первоначальной адаптивной эволюции в более крупных популяциях в условиях сильного отбора на агрегацию, P. aeruginosa сохраняется в небольших, фрагментированных популяциях, которые испытывают более сильное влияние генетического дрейфа. Такие условия обогащают мутаторов и способствуют дегенеративной эволюции генома.    Наши результаты подчеркивают важность биогеографии очагов инфекции для эволюции патогена.