microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

Генетический анализ дает новое понимание бактериальной пневмонии
Генетический анализ дает новое понимание бактериальной пневмонии

Автор/авторы:
share
58
backnext

Группа исследователей разработала новый метод определения генов вирулентности Streptococcus pneumoniae

   Используя эту методику в мышиной модели пневмонии, они смогли получить новое представление о развитии этого заболевания и его взаимодействии с вирусом гриппа.

   "Исторически сложилось так, что многие из смертей во время вспышек гриппа, таких как пандемия 1918 года, были вызваны пневмококковой пневмонией", - говорит Жаклин Кимми, соавтор статьи, опубликованной в Cell Host Microbe. Кимми и ее коллеги разработали новый метод функционального генного анализа для выявления генов вирулентности S. pneumoniae. Их метод основан на технологии генного редактирования CRISPR, модифицированной для избирательного отключения генов-мишеней с помощью метода, называемого CRISPR-интерференцией

   Авторы создали библиотеку CRISPRi в клетках пневмококка, включающую 1499 гидовых РНК и нацеленную на 2111 из 2146 генетических элементов прототипного штамма S. pneumoniae D39V. Эту технологию они комбинировали с секвенированием, чтобы количественно определить, какая именно гидовая РНК экспрессируется в клетках пневмококка, колонизирующих организм, следовательно, подавление каких генов менее критично для инфекции. Таким образом, метод, названный авторами CRISPRi-seq, позволяет определить вклад каждого оперона бактерии в ее относительную приспособленность.

      В экспериментах CRISPRi индуцировалась доксициклином, поэтому гены не отключались до тех пор, пока бактерии (резистентные к антибиотикам) не вводились мышам с кормом, содержащим доксициклин. CRISPRi подавляет экспрессию определенных генов, почти не влияя на другие. Гидовая РНК (sgRNA) направляет на целевой участок «мертвую» Cas-нуклеазу (dCas), которая взаимодействует с ДНК, но не разрезает ее, а только препятствует транскрипции конкретного гена. Это позволило ученым легко отслеживать каждый штамм после инфицирования. С помощью одного этапа секвенирования они могли определить, какие штаммы выжили и вызвали у мышей инфекцию.

   "Это очень эффективный способ отключить отдельные гены и выяснить, какие из них важны", - объяснила Кимми. Система также позволила исследователям оценить критическую фазу инфекции, когда большинство бактерий погибает погибает из-за стресса, вызванного иммунным ответом. Лишь небольшое количество бактерий выживает в этом "бутылочном горлышке" и продолжает вызывать инвазивные заболевания. "Легкие на самом деле очень хорошо справляются с инфекцией", - говорит Кимми. "Даже когда мы давали мышам довольно большую дозу бактерий, всегда было "бутылочное горлышко" и в кровоток попадало лишь незначительное количество бактерий ".

   Исследователи подсчитали, что всего 25 бактериальных клеток могут выжить в "бутылочном горлышке" и вызвать заболевание. Они также обнаружили удивительную вариативность "горлышка", несмотря на то, что мыши были генетически идентичны и были инфицированы с помощью тщательно контролируемого протокола. Эффект "бутылочного горлышка" перекрыл эффект выключения генов, в результате чего разница между контрольными мышами и мышами, у которых бактериальные гены были выключены, была незначительной.

   Хотя мыши были генетически идентичны и инфицировались по тщательно контролируемому протоколу, не было закономерности в том, какие штаммы проходят через «горлышко», а его «ширина» сильно варьировала. Кимми отмечает, что очень интересно наблюдать эту вариабельность в контролируемых условиях, ведь и клиническое течение бактериальной пневмонии у людей сильно различается. Было бы важно узнать, какие варианты иммунного ответа лучше всего сокращают популяцию бактерий.

   Затем исследователи добавили в систему грипп, инфицировав мышей вирусом гриппа А до введения S. pneumoniae. У мышей, предварительно инфицированных гриппом, не было никакого "горлышка", а относительно небольшая доза бактерий вызывала бурную инфекцию в лёгких. Это позволило оценить влияние выключения генов на вирулентность бактерий.

   Результаты показали, что несколько генов играют важную роль в развитии пневмококковых инфекций, в том числе гены, идентифицированные как факторы вирулентности в предыдущих исследованиях, такие как гены бактериальных капсул. Удивительно, но ген основного токсина бактерии - пневмолизина - не оказался необходимым для развития инфекции. Вместе с другими недавними открытиями это говорит о том, что пневмолизин может быть важнее для трансмиссии, чем для выживания в организме хозяина, говорят исследователи.

   Загадочным аспектом инфекций S. pneumoniae является то, что это очень распространенный оппортунистический патоген дыхательных путей, не вызывающий заболевания у большинства людей.
"Мы действительно не знаем, что контролирует это", - сказала Кимми. "Похоже, что существует большое количество людей, которые колонизированы, и обычно это не имеет последствий. Но вирусная инфекция может предрасположить их и увеличить риск бактериальной пневмонии."

   Чтобы лучше понять вариативные результаты, показанные этим исследованием, ученые планируют использовать CRISPRi для более детального изучения прогрессирования инфекций. В клинических условиях вариабельность прогрессирования болезни может быть объяснена широким спектром факторов. В этом контролируемом исследовании сам процесс инфицирования представлялся весьма вариабельным. "Система, которую мы применили, дала очень элегантный способ показать вариабельность развития инфекции и возможность возникновения случайных вариантов развития инфекций, даже в контролируемой системе", - отметила она.

Источник:

ScienceDaily, 28 October 2020

Вам также может быть интересно
Комментариев: 0
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up