Израильские ученые объяснили, как бактерии "вступают в отношения" с клетками организма
Ученые Института Вейцмана показали, как бактерии атакуют клетки, и почему в одном случае им это удается, а в других – клетки успешно отбивают атаку. Исследование должно помочь бороться с устойчивостью бактерий к лекарствам.
Работа опубликована в журнале PNAS.
Некоторые бактериальные подвиды более вирулентны (то есть способны заразить клетку), чем другие. Например, существует более 2500 подвидов сальмонеллы, но лишь немногие из них вызывают опасные для жизни заболевания. Почему у одних бактерий отношения с клетками "складываются", а у других – нет? Ответ на этот вопрос имеет очень большое значение, в том числе и для разработки лекарств.
Ученые из команды профессора Роя Авраама из Института Вейцмана представили новый метод исследования, который позволяет увидеть, как развиваются взаимоотношения между бактериями и клетками-хозяевами.
Сначала ученые пометили каждый вид бактерий своего рода "штрих-кодом" на основе ее последовательности ДНК. Это позволило идентифицировать и отслеживать бактерию даже тогда, когда она уже проникла в клетку-хозяина. Потом, разработанная учеными компьютерная модель MAESTRO, сопоставила бактериальный штрих-код с результатами секвенирования конкретной клетки-хозяина, которую бактерия заразила. Это дало возможность для "парного секвенирования" – бактерии и ее клетки-хозяина.
Ученые применили свой метод к 25 мутантным видам сальмонелл, которые заражали клетки иммунной системы, так называемые макрофаги. Метод позволил изучить взаимоотношения между каждым видом бактерий и клеткой-хозяином и выявить бактериальный вид, который вызывает исключительно мощный иммунный ответ у клетки-хозяина. Оказалось, что этот вид бактерий не вырабатывает особый белок, который другие бактерии используют для подавления защитных механизмов клетки-хозяина, и клетка способна усиливать иммунный ответ и эффективно защищаться.
Метод можно использовать не только для исследования вредоносных бактерий, но и для полезных, которые необходимы организму. Такие бактерии нужно не подавлять, а "поощрять".
Новый метод может помочь разработать способы борьбы с устойчивостью бактерий к антибиотикам, которую Всемирная организация здравоохранения определяет как одну из главных угроз здоровью человека и продовольственной безопасности.
В своем пресс-релизе ученые приводят такие цифры: "...к 2050 году около 10 000 000 человек в год будут умирать в результате постоянно растущей устойчивости бактерий к антибиотикам – это почти столько же, сколько людей умерло от рака во всем мире в 2020 году".
"Есть две новые потенциальные стратегии защиты, обе пока находятся на ранних стадиях разработки, – говорит Авраам. – Одна из них заключается в снижении вирулентности болезнетворных бактерий, а другая – в усилении иммунного ответа клеток хозяина. Наш метод позволяет изучить обе эти стратегии: одновременно понять, как бактерия начинает свою атаку и как клетка-хозяин защищается".
