Genomika atskleidžia, kaip bakterijų konkurencija turi įtakos vakcinacijos poveikiui

Genomika: szaleństwo czy metoda w nowoczesnej medycynie? Iwona Wybrańska (Birželis 2019).

Anonim

Streptococcus pneumoniae atliktas didelio masto genetinis ir modeliavimo tyrimas suteikė naujų žinių apie tai, kaip neseniai išleistos vakcinos pašalino daugybę rūšių štamų ir įvairių būdų, kaip likusios bakterijos konkuruoti dėl galimybės juos pakeisti.

S. pneumoniae paprastai būna už nosies ertmės viršūnės, kur paprastai yra nekenksmingos. Tačiau ji gali persikelti į kitas kūno vietas, todėl JK kasmet sukelia tūkstančius sunkių pneumokokų ligos atvejų ir žymiai padidina ligų naštą daugelyje mažo ar vidutinio pajamų gaunančių šalių. Šios infekcijos sukelia pneumoniją, kraujotaką ar meningitą, dažniausiai jaunesniems kūdikiams ir pagyvenusiems žmonėms. Atsakant į tai, buvo įvestos dvi skirtingos vakcinos, skirtos kovoti su S. pneumoniae JK: 7-valentinė vakcina 2006 m. Pakeista 13-valentine vakcina. Nuo tada, kai vaikai pradėjo vartoti vakciną, vakcina sumažėjo. pneumokokinės ligos paplitimas.

Po kelerių metų įprastinės vakcinacijos daugelis S. pneumoniae padermių, įskaitant ir dažniausiai pasitaikančias ligas sukeliančias, buvo pašalintos. Tačiau bakterijos neapsiriboja savo nekenksmingu buveine nugaros nosies ertmėje. Vietoj to vakciną nukreiptų kamienų buvo pakeisti kiti, kurie rečiau sukelia vaikų ligas. Naujausi tyrimai, paskelbti " Nature Ecology & Evolution", pateikia naują paaiškinimą, kaip tai gali atsirasti.

Šiame tyrime buvo naudojamos trys didelės genomų kolekcijos, įsitvirtinusios "Wellcome Trust Sanger" institute, siekiant stebėti vakcinacijos poveikį Jungtinėje Karalystėje, JAV ir Nyderlanduose. Tyrėjai, o ne paisydami pačių atskirų padermių paplitimo pokyčių, žiūrėjo į genų dažnius labai skirtingoje S. pneumoniae populiacijoje.

Nors skirtingose ​​vietose dominuoja skirtingi S. pneumoniae padermės, išsami informacija, gauta iš viso genomo sekvenavimo, parodė, kad kiekviena S. pneumoniae populiacija genų dažniais yra panaši. Taip pat buvo ir atvejų, kai palyginus bakterijų populiacijas vakcinacijos programų pradžioje buvo tos pačios vietovės praėjus keleriems metams. Mokslininkų skaičiavimo modeliavimas parodė, kad tai buvo mažai tikėtina, kad atsitikdavo atsitiktinai.

Siekiant tiksliai išnagrinėti genų dažnio dinamiką, mokslininkai paskatino neseniai surinktą genetinių duomenų turtą ir naujus matematinius metodus, kad palygintų kompiuterinius modelius su faktiniais duomenimis. Naujasis "Sanger" instituto "Infekcijos genomikos" komandos Jukka Corander sukurtas naujas algoritmas leido tiksliau suformuluoti modelius ir greitį galėjo įvertinti naudojant tokius modelius iki 10 000 kartų.

Rezultatai rodo, kad tam tikros natūralios atrankos rūšies svarba, kai genai yra naudingesni bakterijoms, kuriose jie randami rečiau, taigi ir pavadinimas, "neigiamas dažnį priklausantis pasirinkimas". Tai gali atsirasti dėl konkurencijos tarp bakterijų padermių, o išsami genomo sekų analizė rodo daugybę būdų, kaip tai gali įvykti. Pavyzdžiui, S. pneumoniae ląstelės išskiria chemines medžiagas, kad užkirstų kelią kitų rūšių štamų augimui, yra jautrūs įvairių virusų infekcijai, imasi įvairių strategijų maistinėms medžiagoms įgyti ir skiriasi, kaip jas atpažįsta žmogaus imuninė sistema. Santykinė šių skirtingų procesų svarba vis dar nėra gerai suprantama.

Šis modelis pažadėjo atskleisti, kodėl kai kurioms bakterijoms būdingos tokios sudėtingos populiacijos struktūros, dėl kurių jas sunku visiškai pašalinti skiepijant. Autoriai teigia, kad neigiamas dažnio priklausomas selekcijos procesas genų lygyje yra bendras mechanizmas tarp įvairių bakterijų rūšių. Kadangi visuotinio genomo sekų nustatymas epidemiologinei priežiūrai tampa vis įprasta, tokie tyrimai bus vertingas pagrindas, kaip kurti geresnes kontrolės strategijas ir išsamiau suvokti jų pasekmes.

menu
menu