Die neue Mukoviszidose-Forschung zielt auf tödliche Krankheitserreger ab

Meine Geschichte I.V.-Therapie #2 Mukoviszidose (Juli 2019).

Anonim

Eine neue Methode, die häufigste Ursache für lebensbedrohliche Infektionen bei Patienten mit Mukoviszidose zu testen, könnte die Bemühungen zur Erforschung und Bekämpfung der Krankheit verbessern.

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa ist führend bei Krankenhausaufenthalten, schweren Erkrankungen und dem frühen Tod von Menschen mit Mukoviszidose (CF). Wissenschaftler an der Universität von Texas in Austin haben einen Weg gefunden, um Bedingungen zu schaffen, die spezifisch für die Umgebung sind, in der sich das Bakterium in den Lungen einer Person mit CF ausbreitet und ihnen erlaubt, mehrere Gene zu identifizieren, die für sein Überleben notwendig erscheinen.

Eine Beschreibung der Methode und der Ergebnisse erscheint in der frühen Ausgabe der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences.

Bei Mukoviszidose, einer ernsten genetischen Erkrankung, die wiederkehrende Lungeninfektionen verursacht, besiedeln Bakterien die Lungen eines Patienten, üblicherweise beginnend in der Kindheit, was zu Atemschwierigkeiten führt. Eines der gefährlichsten dieser Bakterien ist P. aeruginosa, das sich innerhalb des einzigartigen Schleims, der sich in den Lungen einer Person mit zystischer Fibrose bildet, zu großen, antibiotikaresistenten Kolonien entwickelt.

Obwohl Wissenschaftler vor 15 Jahren erstmals die genetische Struktur von P. aeruginosa kartierten, wurden die Bemühungen, genau zu bestimmen, wie sie sich während einer Infektion verhält und welche Gene ausgeschaltet werden müssen, um ihre Ausbreitung zu stoppen, teilweise durch die Schwierigkeit der Imitation der einzigartigen Bedingungen behindert der Lunge eines Mukoviszidose-Patienten. Experimente, die beispielsweise die Bakterien in Tierzellen modellieren, haben gezeigt, dass sich P. aeruginosa nur dann verhält und wächst, wenn es sich in den infizierten Lungen einer Person mit CF befindet.

Marvin Whiteley, Professor für Molekulare Biowissenschaften, und sein Forschungsteam an der Universität von Texas in Austin erklären in der Arbeit, wie sie neue Technologien auf Bakterien anwenden, die in echten Schleimproben aus CF-Lungen gedeihen, um das Verhalten des Bakteriums zu modellieren Umgebung. Das Team war dann in der Lage, Zehntausende von Mutationen von zwei P. aeruginosa-Stämmen zu testen, die ihnen dabei halfen, die wichtigsten Verhaltensweisen des Erregers während einer Infektion und die für die Fortpflanzung essentiellen Gene zu identifizieren.

"Wir haben etwas entwickelt, das andere Labore vervielfältigen können", sagte Whiteley, der diese Methode zur Untersuchung des Bakteriums seit über fünf Jahren verwendet. "Es ermöglicht Forschern, relevante Experimente in einem Kontext durchzuführen, der wirklich wichtig ist."

Wissenschaftler anderer Institutionen, die das Bakterium und seine Wirkung auf Menschen mit CF untersuchten, sagten, dass die Forschung wichtig sei und andeuteten, dass andere dem Beispiel von Whiteleys Labor folgen würden. Das neue Modell ermöglicht es Forschern, groß angelegte Experimente unter Bedingungen durchzuführen, die den tatsächlichen Orten, an denen die Bakterien kolonisieren, sehr viel ähnlicher sind, ohne dass die Forscher zahllose Proben von echtem Schleim, Sputum genannt, vom Menschen sammeln müssen.

"In den letzten zehn Jahren haben wir verstanden, dass Pseudomonas wohl die wichtigste kolonisierende Infektion für Menschen mit Mukoviszidose ist. Wir haben Pseudomonas schon lange untersucht, wie wir andere Krankheitserreger untersuchen", sagte John LiPuma, Professor für Pädiatrie und Epidemiologie an der Universität von Michigan. "Aber die Mukoviszidose-Lunge ist außerordentlich komplex. In der Forschungsgemeinschaft müssen wir systembiologische Ansätze entwickeln, wie diese, die einen differenzierteren Ansatz verfolgen, um uns dorthin zu bringen, wo wir sein müssen."

Andere bemerken, dass die Fähigkeit, Bedingungen näher am Sputum in der Lunge eines CF-Patienten wiederherzustellen, zu einem besseren Verständnis darüber führt, wie sich verschiedene Stämme des Bakteriums verhalten. Es wird auch eine leichtere Identifizierung von Genen ermöglichen, die zur Verbreitung der Bakterien von Patient zu Patient beitragen, und aussagekräftigere wissenschaftliche Experimente, um die Resistenz des Käfer gegen Antibiotika zu verstehen oder neue antimikrobielle Verbindungen zu identifizieren, die auf spezifische Gene zur Aufrechterhaltung dieser persistenten Infektionen abzielen.

"Die meisten Studien züchten Bakterien in Reagenzgläsern in einem reichen Wachstumsmedium, das sie nie in der realen Welt sehen. Es ist eher so, als würde man Löwenverhalten in einem Zoo studieren anstatt in seinem natürlichen Lebensraum", sagte Steve Diggle, Associate Professor für Biowissenschaften an der Universität von Nottingham. "Was Marvin getan hat, ist zu versuchen, das Sputum, in dem Pseudomonas wächst, neu zu erschaffen, damit wir sehen können, welche Gene für die bakterielle Fitness in dieser Umgebung wichtig sind."