Новости

Генетическая информация, полученная из древних останков, помогает понять, как малярия перемещалась и развивалась вместе с людьми.    Ученые секвенировали митохондриальный геном самой смертоносной разновидности малярии из древнеримского скелета. По их словам, полученные результаты могут помочь распутать историю этого заболевания в Европе.    В останках древних людей трудно найти признаки малярии, а ДНК плазмодия, вызывающего малярию, редко обнаруживается в них. В результате до двадцатого века никогда не существовало полной геномной последовательности самого смертоносного вида плазмодиев, Plasmodium falciparum. "P. falciparum был уничтожен в Европе полвека назад, и генетические данные европейских паразитов - древних или недавних - были неуловимым кусочком в головоломке понимания того, как люди перемещали паразитов по всему миру", - рассказывает Дэниел Нифси, изучающий геномику малярийных паразитов и переносчиков комаров в Гарвардской школе общественного здоровья.    Малярия уже давно является одной из главных причин человеческих смертей. "С развитием таких методов лечения, как хинин, за последние сотни лет, кажется очевидным, что [люди и малярия] коэволюционируют", - говорит Карлес Лалуэза Фокс, палеогенетик из Института эволюционной биологии в Барселоне, Испания. "Открытие геномов древних, дохининовых плазмодиев, вероятно, позволит получить информацию о том, как они приспособились к различным противомалярийным препаратам".    Существует пять видов Plasmodium, вызывающих малярию. Считается, что они появились в Африке между 50 000 и 60 000 лет назад, а затем распространились по всему миру. Большинство исследователей сходятся во мнении, что в Европу они попали не менее 2 000 лет назад, во времена Римской империи. Plasmodium falciparum "оказал значительное влияние на историю и эволюцию человечества", - говорит Нифси. "Поэтому особенно важно выяснить, как долго различным обществам приходилось иметь с ним дело и как человеческая миграция и торговля распространяли его".    Исследователи могут почерпнуть ценную информацию о происхождении, эволюции и вирулентности паразита из ДНК, извлеченной из древних останков инфицированных людей. Но трудно понять, где искать: не всегда очевидно, был ли человек заражен плазмодием, а возможность извлечения ДНК зависит от того, насколько хорошо она сохранилась. В препринте, опубликованном на сервере bioRxiv, группа исследователей Венского университета впервые выявила полную последовательность митохондриального генома P. falciparum из костей римлянина, жившего в Италии во втором веке нашей эры, получившего имя Velia-186.    Plasmodium falciparum был обнаружен у Velia-186 в предыдущем исследовании. Авторы последнего препринта извлекли ДНК паразита из зубов трупа и смогли выделить 5 458 фрагментов уникальной генетической информации, которые объединили в последовательность, покрывающую 99,1% митохондриального генома. Они также использовали программное обеспечение для сравнения генома с современными образцами и обнаружили, что последовательность Velia-186 тесно связана с группой современных штаммов, встречающихся в Индии.    По словам исследователей, их результаты подтверждают гипотезу о том, что P. falciparum распространился в Европу из Азии по меньшей мере 2 000 лет назад. Индийские штаммы "уже присутствовали в Европе [тогда]; таким образом, возможное проникновение вируса в период глобализации, например, в эллинистический период - когда он был впервые описан греками - кажется правдоподобным", - считает Фокс.    Нифси полагает, что работа представляет собой "техническое достижение" и является интересным дополнением к малоизученной области геномики древней малярии. Но он добавляет, что результаты следует интерпретировать с осторожностью, поскольку образцов всего несколько, и отмечает, что последовательность генома, полученная из ДНК клеточных ядер паразита, а не из его митохондрий, "может показать более сложную историю перемещения паразита среди древних человеческих популяций".    Фокс предлагает изучить другие потенциальные источники ДНК плазмодия, такие как старые кости, старинное медицинское оборудование и даже образцы комаров в музеях. "Интеграция генетических данных из этих разнородных источников позволит получить более полное представление об этом заболевании", - говорит он. "Было бы интересно узнать, какие уроки мы можем извлечь из прошлого о распространении этого патогена".

Муковисцидоз (МВ) - распространенное наследственное заболевание с мультиорганными эффектами, которые в конечном итоге снижают качество и продолжительность жизни пациентов с МВ.     МВ вызывается дефектом трансмембранного регулятора проводимости (CFTR), который приводит к дисрегуляции ионного и водного баланса и накоплению густой, липкой слизи на поверхности слизистых оболочек. В легких эти изменения слизистой оболочки приводят к колонизации и хронической инфекции полимикробными сообществами условно-патогенных микроорганизмов. Физиологические последствия мутации CFTR для кишечника включают риск развития мекониального илеуса при рождении, увеличение времени желудочно-кишечного транзита и дисбиоз микробиоты кишечника.     До относительно недавнего времени исследования в области микробиологии МВ были сосредоточены почти исключительно на микробиоте легких, поскольку большинство летальных исходов при современном МВ связано с респираторными осложнениями. Однако интерес к микробиому кишечника при МВ и его влиянию на здоровье дистальных органов возрос, поскольку роль микробиома кишечника в более широких показателях здоровья стала более очевидной.    Микробиом кишечника человека состоит из разнообразных микроорганизмов, которые влияют на широкий спектр показателей здоровья хозяина, включая нормальное развитие и функционирование иммунитета. Перекрестные связи между кишечником и легкими называют "осью кишечник-легкие", и предполагается, что эта связь играет роль в ряде заболеваний дыхательных путей, включая МВ. И дети и взрослые с МВ имеют дисбиотический микробиом кишечника и существует значительная корреляция между бета-разнообразием микробиоты кишечника у новорожденных и детей с МВ и риском обострения заболевания дыхательных путей в этой популяции. Кроме того, снижение микробного разнообразия в микробиоте кишечника коррелирует с более ранним началом первого клинического обострения у новорожденных с МВ. Исследования нашей группы и других авторов показали, что у детей с МВ в возрасте до 1 года относительное количество Bacteroides spp. значительно ниже, а относительное количество Escherichia coli в стуле выше по сравнению с детьми без МВ. Кроме того, у детей с МВ, относительная численность Bacteroides не увеличивается в раннем детстве.    Бактероиды - это преимущественно полезные симбиотические микробы, которые способствуют нормальному развитию иммунитета, но они также могут быть оппортунистическими патогенами. Мы предположили, что недостаток бактероидов может изменить иммунную сигнализацию у пациентов МВ, что приведет к усилению системного воспаления и более частым клиническим обострениям. Ранее мы уже продемонстрировали in vitro, что Bacteroides могут снижать уровень IL-8, провоспалительного цитокина, в CRISPR-модифицированных CFTR-/- Caco-2 кишечных эпителиальных клетках человека. Кроме того, для снижения уровня IL-8 не требовались живые бактерии, так как супернатанты культур Bacteroides также снижали уровень этого цитокина.    В данном исследовании мы использовали более широкий набор изолятов Bacteroides и изучили их метаболомные и противовоспалительные свойства. Мы обнаружили, что IL-8 широко снижается многими изолятами Bacteroides и что это снижение зависит от производства пропионата. Мы использовали мышиную модель МВ, гомозиготную по наиболее распространенной мутации среди пациентов с МВ, для дальнейшего изучения влияния Bacteroides на микробиом МВ и состояние воспаления. Добавление изолятов Bacteroides в кишечник мышей показало, что Bacteroides могут сохраняться, а присутствие кишечных Bacteroides может снижать маркеры системного воспаления, а также изменять микробное население фекальной микробиоты. Более того, мутант Bacteroides, дефицитный по выработке пропионата, не смог снизить уровень провоспалительных цитокинов, несмотря на эквивалентные уровни абсолютной численности в кишечнике по сравнению с его изогенным предшественником.     Эта работа показывает, что Bacteroides могут быть ключевым фактором, определяющим ось "кишечник-легкие" при МВ, и что способность продуцировать пропионат играет важную роль в формировании воспалительного состояния хозяина, а также кишечной микробной экологии. Наши результаты подтверждают возможность использования Bacteroides в качестве потенциального пробиотика при МВ.