Результаты опубликованы в онлайн-выпуске журнала PLOS «Забытые тропические болезни» от 18 февраля. В результате анализа выявляются новые приспособления и черты инфекционных видов Leptospira, которые не только помогают пролить свет на их эволюционную историю, но и могут предоставить новые подходы к профилактике и лечению. Данные получены из репрезентативных штаммов Leptospira, полученных из четырех международных лабораторий и выделенных из 12 стран. В работе участвовали исследователи из Йельского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Корнельского университета и институтов Австралии, Франции, Англии, Нидерландов, Канады, Уругвая, Бразилии, Перу и Таиланда.
«Лептоспира — самый сложный род бактерий, поражающих людей», — сказал Джозеф М. Винец, доктор медицины, профессор медицины и директор Центра тропической медицины и здоровья путешественников Калифорнийского университета в Сан-Диего. «В этой работе сравниваются полные последовательности генома всех известных видов Leptospira, чтобы выяснить, какие гены делают эту бактерию патогеном. Она представляет собой план для будущих исследований, включая поиск новых способов диагностики инфекции и разработки вакцины».
Этот проект был инициирован и возглавлен первым автором Дерриком Фаутсом, доктором философии, доцентом JCVI. «Инструменты биоинформатики достигли такой степени, что теперь мы можем найти пресловутую« иголку в стоге сена », что означает, что теперь мы можем идентифицировать гены и пути, которые являются уникальными для патогенных микробов, что позволит сосредоточить будущие исследовательские усилия на этих ключевых патоген-специфичных функции ", сказал Фаутс.Президент JCVI Карен Э. Нельсон, доктор философии, которая помогла координировать начальную фазу проекта, отмечает, что успех этого исследования был частично основан на преданности и энтузиазме исследовательского сообщества Leptospira. «Комплексный характер этого исследования служит моделью для новых инфекционных заболеваний».Некоторые виды Leptospira не заразны и питаются мертвыми или разлагающимися органическими веществами. Другие виды заразны с другими, иногда ужасными, последствиями.
Например, у инфицированных крыс и мышей бактерия колонизирует почки, но не вызывает симптомов болезни. У домашнего скота, такого как крупный рогатый скот, овцы, лошади и свиньи, а также у домашних животных, таких как собаки, лептоспироз может вызвать острое повреждение почек, печени и легких и спровоцировать потерю плода.Люди могут заразиться лептоспирозом так же, как животные, при прямом контакте, проглатывании или вдыхании зараженной воды или почвы. Люди также уязвимы из-за прямого контакта с мочой инфицированных животных.
У инфицированных людей болезнь вызывает ряд эффектов. Это может привести к бессимптомной инфекции, легким гриппоподобным симптомам или желтухе либо к серьезному поражению печени, почек или центральной нервной системы — и смерти. В глобальном масштабе лептоспироз является наиболее серьезным бактериальным заболеванием, передающимся от животных к человеку, с более чем 1 миллионом случаев ежегодно и 60 000 смертельными исходами.Примеры специфических для возбудителя лептоспир особенностей, выявленных в исследовании PLOS, включают:
Открытие белков, уникальных для патогенных лептоспир, которые ускорят разработку вакцины для людей, собак и домашнего скота.Ключевые адаптации инфекционных лептоспир к млекопитающим, такие как биосинтез сиаловой кислоты, типа сахара, который позволяет этим организмам прятаться в организме, чтобы избежать разрушения и который позволяет болезни прогрессировать.Инфекционная лептоспира эволюционно приобрела способность синтезировать витамин B12 из простого предшественника аминокислоты, чего неинфекционные лептоспиры не могут.
«Одним из интересных открытий было открытие генетического аппарата CRISPR-Cas только у патогенных лептоспир, но не в промежуточных или неинфекционных группах этого рода. Эволюционное приобретение новых элементов CRISPR, которые присутствуют только в патогенных лептоспирах, вероятно, ускорило адаптацию к ним. человеческая инфекция.
Значение этого наблюдения еще предстоит изучить », — сказал Винец.CRISPR-Cas — это молекулярная иммунная система, которая придает устойчивость к чужеродным генетическим элементам и обеспечивает форму приобретенного иммунитета.
Последние достижения в области биотехнологии сделали возможным изменение зародышевой линии многих видов, включая млекопитающих и комаров-переносчиков болезней, с помощью CRISPR.Винец сказал, что следующим шагом будет начало использования геномной информации «для разработки вакцин и диагностических средств, экспериментальных подходов к пониманию механизмов патогенеза болезни и того, как лептоспиры сохраняются в окружающей среде, — все это имеет решающее значение для разработки новых вмешательств в области общественного здравоохранения, направленных на снижение глобального воздействия. этого важного, но запущенного зооноза ».