Революційний генетичний аналіз бактерій хвороби Лайма проклав шлях до більш точної діагностики, лікування та вакцин. Секвенувавши геноми 47 штамів, дослідники тепер можуть ідентифікувати конкретні бактерії, які викликають хворобу, що дозволяє проводити більш цілеспрямовані заходи.
Картування генетичного ландшафту хвороби Лайма
Генетичний аналіз бактерій хвороби Лайма може прокласти шлях до покращеної діагностики, лікування та профілактики захворювання, яке передається кліщем.
Зіставивши повний генетичний склад 47 штамів бактерій, що викликають хворобу Лайма, з усього світу, міжнародна команда створила потужний ресурс для ідентифікації конкретних штамів бактерій, які інфікують пацієнтів. Дослідники кажуть, що це може забезпечити точніші діагностичні тести та лікування, адаптовані до точного типу або типів бактерій, що викликають захворювання кожного пацієнта.
«Це комплексне, високоякісне дослідження послідовності хвороби Лайма та споріднених бактерій забезпечує основу для просування галузі вперед», — сказав Стівен Шутцер, професор Медичного факультету Рутгерса в Нью-Джерсі та співавтор дослідження, опублікованого в mBio . «Кожен сучасний дослідницький проект — від клініки до охорони здоров’я до екології та еволюції до бактеріальної фізіології до розробки медичних інструментів і взаємодії між організмом-хазяїном і бактерією — виграє від цієї роботи.
Розкриття еволюції бактерій хвороби Лайма
Дослідники кажуть, що генетична інформація, виявлена в цьому дослідженні, яка пояснює, як бактерії еволюціонують і поширюються, а гени необхідні для виживання, може допомогти вченим розробити більш ефективні вакцини проти хвороби Лайма.
Хвороба Лайма є найпоширенішою хворобою, що передається кліщами, у Північній Америці та Європі, щороку вражає сотні тисяч людей. Цю хворобу викликають бактерії з групи Borrelia burgdorferi sensu lato, які передаються людині через укус інфікованих кліщів. Симптоми часто включають лихоманку, головний біль, втома та характерний висип на шкірі. Без лікування інфекція може прогресувати, що призведе до більш серйозних ускладнень, що вражають суглоби, серце та нервову систему.
Кількість випадків неухильно зростає, з 476 000 нових випадків щороку в США, і, за словами дослідників, вона може зростати швидше зі зміною клімату.
Секвенування геномів бактерій Лайма
Дослідницька група секвенувала повні геноми бактерій хвороби Лайма, що представляють усі 23 відомі види в групі. Більшість із них не були секвеновані до цієї спроби. Проект, фінансований Національним інститутом охорони здоров’я, включав численні штами бактерій, які найчастіше пов’язані з інфекціями людини, і види, про які раніше не було відомо, що викликають захворювання у людей.
Порівнюючи ці геноми, дослідники реконструювали еволюційну історію бактерій хвороби Лайма, простеживши походження мільйони років назад. Вони виявили, що бактерія, ймовірно, виникла до розпаду стародавнього суперконтиненту Пангея, що пояснює їхнє поширення у всьому світі.
Генетичний обмін і адаптація у бактерій
Дослідження також показало, як ці бактерії обмінюються генетичним матеріалом всередині та між видами. Цей процес, відомий як рекомбінація, дозволяє бактеріям швидко розвиватися та адаптуватися до нових середовищ. Дослідники виявили конкретні гарячі точки в геномах бактерій, де цей генетичний обмін відбувається найчастіше, часто залучаючи гени, які допомагають бактеріям взаємодіяти з їх кліщами-переносниками та тваринами-господарями.
«Розуміючи, як ці бактерії еволюціонують і обмінюються генетичним матеріалом, ми краще підготовлені для прогнозування та реагування на зміни в їхній поведінці, включаючи потенційні зміни в їхній здатності викликати захворювання у людей», — сказав Вейган Цю, професор біології в Міському університеті. Університет Нью-Йорка та старший автор дослідження.
Інструменти для майбутніх досліджень і боротьби з хворобою Лайма
Щоб полегшити поточні дослідження, команда розробила веб-програмні інструменти (BorreliaBase.org), які дозволяють вченим порівнювати геноми Borrelia та визначати детермінанти їх здатності заражати людей.
Забігаючи вперед, дослідники планують проаналізувати більше штамів бактерій хвороби Лайма, особливо з недостатньо вивчених регіонів. Вони також прагнуть дослідити функції генів, унікальних для хвороботворних штамів, які можуть виявити нові мішені для терапевтичних втручань.
Оскільки такі фактори, як зміна клімату, сприяють розширенню поширення хвороби Лайма, це дослідження надає цінні інструменти та інформацію для боротьби з цією зростаючою загрозою громадському здоров’ю.
«Це основоположне дослідження, сукупність робіт, яка надає дослідникам дані та інструменти для подальшого кращого пристосування лікування всіх причин хвороби Лайма та забезпечує основу для подібних підходів до інших інфекційних захворювань, спричинених патогенами», — сказав Бенджамін Люфт, Едмунд Д. Пеллегріно, професор медицини Школи медицини Відродження в Університеті Стоуні Брук.