Najnowocześniejsze techniki obliczeniowe pozwoliły odkryć czynniki genetyczne odpowiedzialne za śmiertelność cholery.
Badanie ujawnia specyficzne geny, które zwiększają zdolność bakterii do wywoływania poważnych objawów i rozprzestrzeniania się, co stanowi znaczący postęp w opracowywaniu metod leczenia i strategii zdrowia publicznego w celu zwalczania tej choroby na całym świecie.
Korzystając z najnowocześniejszego podejścia obliczeniowego, eksperci odkryli czynniki genetyczne, które sprawiają, że bakterie wywołujące cholerę są tak niebezpieczne. Te spostrzeżenia mogą okazać się kluczem do zapobiegania tej śmiertelnej chorobie.
Przełomowe badanie, opublikowane dzisiaj (23 września) w Komunikacja przyrodniczaprowadzi profesor Tania Dottorini z Uniwersytet w Nottinghamwe współpracy z Bangladeszskim Instytutem Epidemiologii, Kontroli i Badań Chorób (IEDCR), Międzynarodowym Centrum Badań nad Chorobami Biegunkowymi w Bangladeszu i North South University.
Zaawansowane techniki analizy genetycznej
Innowacyjne badania łączą uczenie maszynowegenomika, modelowanie metaboliczne w skali genomu (GSMM) i analiza strukturalna 3D w celu odkrycia genetycznych tajemnic Vibrio cholera – bakterie odpowiedzialne za cholerę.
Cholera to śmiertelna choroba biegunkowa, która w dalszym ciągu zagraża milionom ludzi na całym świecie, z liczbą do 4 milionów przypadków i aż 143 000 zgonów każdego roku. W samym Bangladeszu, gdzie cholera stanowi stałe zagrożenie, zagrożonych jest 66 milionów ludzi, z czego ponad 100 000 przypadków i 4500 zgonów rocznie.
Wnioski genetyczne z ostatnich epidemii
Vibrio choleraewoluuje w sposób, który sprawia, że choroba staje się poważniejsza i trudniejsza do kontrolowania, ale do tej pory naukowcy mieli trudności z określeniem dokładnych czynników genetycznych powodujących te zmiany. Jeszcze mniej wiedzy jest na temat cech genomicznych odpowiedzialnych za ciężkość cholery wynikającej z tych linii. Około 1 na 5 osób chorych na cholerę doświadczy ciężkiego stanu z powodu połączenia objawów (głównie biegunki, wymiotów i odwodnienia).
W nowym badaniu zespół badawczy ze Wielkiej Brytanii i Bangladeszu przeanalizował próbki bakterii od pacjentów z cholerą w sześciu regionach Bangladeszu, zebrane w latach 2015–2021. Zidentyfikowali zestaw unikalnych genów i mutacji w najnowszym i dominującym szczepie Vibrio cholerae odpowiedzialnym za niszczycielską epidemię w 2022 r. Te cechy genetyczne są powiązane ze zdolnością bakterii do wywoływania poważnych objawów, takich jak długotrwała biegunka, intensywny ból brzucha, wymioty i odwodnienie – objawy, które w ciężkich przypadkach mogą prowadzić do śmierci.
Przełomy i implikacje dla leczenia
Profesor Dottorini powiedział: „Identyfikując kluczowe czynniki genetyczne, które decydują o przenoszeniu i ciężkości cholery, zrobiliśmy znaczący krok w kierunku opracowania skuteczniejszych metod leczenia i ukierunkowanych interwencji. Może to uratować tysiące istnień ludzkich, nie tylko w Bangladeszu, ale na całym świecie”.
Wyniki badania ujawniły również, że niektóre z tych cech chorobotwórczych pokrywają się z cechami, które ułatwiają bakteriom rozprzestrzenianie się. Odkrycia pokazują, w jaki sposób te czynniki genetyczne umożliwiają Vibrio cholera przetrwać w ludzkich jelitach, czyniąc je bardziej odpornymi na stres środowiskowy i skuteczniejszymi w wywoływaniu chorób. Badanie to podkreśla złożone interakcje między genetyką bakterii a jej zdolnością do wywoływania ciężkich chorób.
Te nowe ramy obliczeniowe stanowią ważny krok naprzód w walce z cholerą. Identyfikując kluczowe czynniki genetyczne, które czynią Vibrio cholerae bardziej niebezpiecznym, naukowcy mogą opracować lepsze metody leczenia i bardziej ukierunkowane strategie kontroli przyszłych epidemii i zapobiegania im. Ten przełom daje nową nadzieję na poprawę zdrowia publicznego w Bangladeszu i potencjalnie uratowanie niezliczonej liczby istnień ludzkich na całym świecie.
Dr Dottorini dodaje: „Nasze odkrycia otwierają drzwi do nowej ery badań nad cholerą, w której możemy opracować narzędzia umożliwiające przewidywanie poważnych epidemii i potencjalne zapobieganie im przed ich wystąpieniem. Ostatecznym celem jest przełożenie tych spostrzeżeń na rzeczywiste rozwiązania, które chronią bezbronne populacje.
„Ten przełom był możliwy jedynie dzięki ścisłej współpracy między naszymi partnerami z Wielkiej Brytanii i Bangladeszu. Wspólnie połączyliśmy najnowocześniejsze narzędzia obliczeniowe z lokalną wiedzą specjalistyczną, aby stawić czoła jednemu z najpilniejszych wyzwań w zakresie zdrowia publicznego”.
Referencja: 23 września 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-52238-0
Badania są finansowane przez Research England, Global Challenges Research Fund i Medical Research Council (MRC).
