Бактерия Pseudomonas aeruginosa является основным источником госпитализаций, серьезных заболеваний и ранней смерти людей с муковисцидозом (МВ). Ученые из Техасского университета в Остине нашли способ воссоздать условия, характерные для окружающей среды, в которой бактерия распространяется в легких человека с МВ, что позволило им идентифицировать несколько генов, которые необходимы для его выживания.Описание метода и результатов появилось в раннем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences на этой неделе.
При муковисцидозе, серьезном генетическом заболевании, которое вызывает повторяющиеся инфекции легких, бактерии колонизируют легкие пациента, обычно начиная с детства, что приводит к затрудненному дыханию. Одной из самых опасных бактерий является P. aeruginosa, которая в составе уникальной слизи, образующейся в легких человека с муковисцидозом, превращается в большие устойчивые к антибиотикам колонии.Хотя ученые впервые нанесли на карту генетическую структуру P. aeruginosa 15 лет назад, попыткам определить, как она ведет себя во время инфекции и какие гены необходимо отключить, чтобы остановить ее распространение, отчасти препятствовала сложность имитации уникальных условий. легких пациента с муковисцидозом.
Например, эксперименты по моделированию бактерий в клетках животных показали, что P. aeruginosa ведет себя и растет определенным образом только тогда, когда находится в инфицированных легких человека с МВ.Марвин Уайтли, профессор молекулярных биологических наук, и его исследовательская группа из Техасского университета в Остине объясняют в статье, как они применили новую технологию к бактериям, размножающимся в реальных образцах слизи из легких при МВ, чтобы смоделировать поведение бактерии в ней. среда. Затем команда смогла протестировать десятки тысяч мутаций двух штаммов P. aeruginosa, что помогло им определить ключевые способы поведения патогена во время инфекции и гены, которые могут иметь важное значение для воспроизводства.
«Мы разработали кое-что, что могут воспроизвести другие лаборатории», — сказал Уайтли, который использовал этот метод изучения бактерий более пяти лет. «Это позволяет исследователям проводить соответствующие эксперименты в действительно важном контексте».Ученые из других учреждений, изучающие бактерию и ее влияние на людей с МВ, заявили, что исследование было важным, и указали, что другие последуют примеру лаборатории Уайтли.
Новая модель позволяет исследователям проводить крупномасштабные эксперименты в условиях, которые больше похожи на реальные места колонизации бактерий, не требуя от исследователей сбора бесчисленных образцов реальной слизи, называемой мокротой, у людей.«За последнее десятилетие мы поняли, что Pseudomonas, возможно, является основной колонизирующей инфекцией для людей с муковисцидозом.
В течение долгого времени мы изучали Pseudomonas так же, как и другие патогены», — сказал Джон ЛиПума, доктор медицины, профессор педиатрии и медицины. эпидемиология в Мичиганском университете. «Но кистозный фиброз легких чрезвычайно сложен. В исследовательском сообществе мы должны разработать подходы к системной биологии, такие как этот, которые используют более сложный подход, чтобы добраться до того места, где мы должны быть».Другие отмечают, что возможность воссоздать условия, близкие к мокроте в легких пациента с МВ, приведет к лучшему пониманию того, как ведут себя разные штаммы бактерий. Это также позволит упростить идентификацию генов, которые способствуют распространению бактерий от пациента к пациенту, и провести более значимые научные эксперименты, чтобы понять устойчивость насекомых к антибиотикам или выявить новые противомикробные соединения, нацеленные на конкретные гены, необходимые для поддержания этих стойких инфекций.
«Большинство исследований выращивают бактерии в пробирках в богатой питательной среде, которую они никогда не видят в реальном мире. Это больше похоже на изучение поведения льва в зоопарке, а не в его естественной среде обитания», — сказал Стив Диггл, доцент естественных наук Ноттингемский университет. «Марвин попытался воссоздать мокроту, в которой растет Pseudomonas, чтобы мы могли увидеть, какие гены важны для жизнеспособности бактерий в этой среде».