Naukowcy z CUNY Graduate Center przeprowadzili obszerną analizę genetyczną bakterii wywołujących boreliozę, mapując pełny skład genetyczny 47 szczepów z całego świata.
Ta przełomowa praca może doprowadzić do dokładniejszych testów diagnostycznych i spersonalizowanych metod leczenia boreliozy, najczęstszej choroby przenoszonej przez kleszcze w Ameryce Północnej i Europie. Badanie rzuca również światło na ewolucję bakterii sięgającą milionów lat wstecz i identyfikuje kluczowe obszary, w których zachodzi wymiana materiału genetycznego, potencjalnie umożliwiając bakteriom przystosowanie się do nowego środowiska.
Genetyczny przełom w badaniach nad boreliozą
Zespół kierowany przez biologów z CUNY Graduate Center przeprowadził analizę genetyczną bakterii boreliozy, która może utorować drogę do lepszej diagnostyki, leczenia i zapobiegania dolegliwościom przenoszonym przez kleszcze.
Weigang Qiu, profesor biologii w CUNY Graduate Center i Hunter College, oraz międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzi główny autor Saymon Akther, były doktor biologii CUNY Graduate Center. student, zmapował pełny skład genetyczny 47 szczepów bakterii związanych z boreliozą z całego świata, tworząc potężne narzędzie do identyfikacji szczepów bakteryjnych zakażających pacjentów. Naukowcy twierdzą, że mogłoby to umożliwić dokładniejsze testy diagnostyczne i leczenie dostosowane do bakterii wywołujących chorobę każdego pacjenta.
Potencjał ulepszonych testów diagnostycznych i terapii
„Rozumiejąc, w jaki sposób te bakterie ewoluują i wymieniają materiał genetyczny, jesteśmy lepiej przygotowani do monitorowania ich rozprzestrzeniania się i reagowania na ich zdolność do wywoływania chorób u ludzi” – stwierdziła Qiu, korespondentka autorka badania.
Badanie zostało opublikowane w mBio dziennik.
Naukowcy twierdzą, że informacja genetyczna odkryta w trakcie badania może pomóc naukowcom w opracowaniu skuteczniejszych szczepionek przeciwko chorobie z Lyme.
Choroba z Lyme: rosnące zagrożenie dla zdrowia publicznego
Borelioza jest najczęstszą chorobą przenoszoną przez kleszcze w Ameryce Północnej i Europie, na którą co roku chorują setki tysięcy ludzi. Choroba wywoływana jest przez bakterie należące do Borrelia burgdorferi sensu lato grupy, które zakażają ludzi poprzez ukąszenie zarażonych kleszczy. Objawy mogą obejmować gorączkę, ból głowy, zmęczenie i charakterystyczną wysypkę skórną. Nieleczona infekcja może rozprzestrzenić się na stawy, serce i układ nerwowy, powodując poważniejsze powikłania.
Autorzy badania stwierdzili, że liczba przypadków stale rośnie – w Stanach Zjednoczonych jest to 476 000 nowych przypadków rocznie i może rosnąć szybciej wraz ze zmianami klimatycznymi.
Rozszerzanie badań genomicznych nad bakteriami boreliozy
Zespół badawczy, kierowany przez naukowców z CUNY Graduate Center i Hunter College, Rutgers, Stony Brook i kilkunastu innych instytucji badawczych, zsekwencjonował pełne genomy bakterii boreliozy reprezentujących wszystkie 23 znane gatunek w grupie. Większość nie została zsekwencjonowana przed wysiłkiem. The Narodowe Instytuty ZdrowiaDofinansowany projekt obejmował wiele szczepów bakterii najczęściej kojarzonych z infekcjami u ludzi oraz gatunków, o których nie wiadomo, czy powodują choroby u ludzi.
Porównując te genomy, naukowcy zrekonstruowali historię ewolucyjną bakterii boreliozy, śledząc jej pochodzenie sprzed milionów lat. Odkryli, że bakterie powstały prawdopodobnie przed rozpadem starożytnego superkontynentu Pangea, co wyjaśnia obecne rozmieszczenie na całym świecie.
Rekombinacja: klucz do adaptacji bakterii
Badanie ujawniło również, w jaki sposób bakterie te wymieniają materiał genetyczny w obrębie gatunku i pomiędzy gatunkami. Proces ten, znany jako rekombinacja, umożliwia bakteriom szybką ewolucję i przystosowanie się do nowego środowiska. Naukowcy zidentyfikowali konkretne gorące punkty w genomach bakterii, w których ta wymiana genetyczna zachodzi najczęściej, często z udziałem genów, które pomagają bakteriom wchodzić w interakcję z wektorami kleszczy i żywicielami zwierzęcymi.
Aby ułatwić trwające badania, zespół opracował internetowe narzędzia programowe (BorreliaBase.org), które pozwalają naukowcom na porównania Borrelia genomy i identyfikować determinanty patogeniczności człowieka.
Przyszłe kierunki badań i implikacje dla zdrowia publicznego
Patrząc w przyszłość, naukowcy stwierdzili, że planują rozszerzyć swoją analizę o więcej szczepów bakterii boreliozy, szczególnie z słabo zbadanych regionów. Ich celem jest także zbadanie funkcji genów charakterystycznych dla szczepów chorobotwórczych, co mogłoby odkryć nowe cele dla interwencji terapeutycznych. W miarę jak borelioza rozszerza swój zasięg geograficzny z powodu zmiany klimatu, badania dostarczają cennych narzędzi i spostrzeżeń umożliwiających zwalczanie tego rosnącego zagrożenia dla zdrowia publicznego.
Odniesienie: „Naturalna selekcja i rekombinacja w loci lipoprotein oddziałujących z gospodarzem napędzają dywersyfikację genomu boreliozy i pokrewnych bakterii” 15 sierpnia 2024 r., mBio.
DOI: 10.1128/mbio.01749-24
Badanie jest finansowane z grantów NIH oraz nagrody Fundacji Stevena i Alexandry Cohenów.
