Znajdź zawartość

Naukowcom udało się zrekonstruować ważną część genomu historycznego patogenu - bakterii odpowiedzialnej za czarną śmierć, czyli epidemię dżumy, która spustoszyła Europę w XIV w. Na łamach Nature zaprezentowano nową metodę postępowania ze zniszczonymi fragmentami DNA, wypróbowaną na wariancie Yersinia pestis. Zaczęło się od drobnych elementów układanki, lecz dość szybko prace objęły odtwarzanie i sekwencjonowanie większych partii genomu. Wyniki kanadyjsko-niemiecko-amerykańskiego zespołu są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają prześledzić ewolucję i zmiany zjadliwości patogenu na przestrzeni 660 lat, a to wiedza niezwykle przydatna z punktu widzenia zarządzania współczesnymi epidemiami. Dane genomiczne pokazują, że ten szczep bakteryjny, albo wariant, jest przodkiem wszystkich [bakterii] dżumy, jakie mamy teraz na świecie. Każdy współczesny wybuch epidemii to wynik działalności potomków średniowiecznej dżumy. Zrozumienie ewolucji tego zabójczego patogenu wprowadza nas w nową erę badań nad chorobami zakaźnymi - uważa genetyk Hendrik Poinar z McMaster University. Johannes Krause z Uniwersytetu w Tybindze przekonuje, że za pomocą metody wypróbowanej na Y. pestis będzie można w przyszłości odtworzyć genomy innych historycznych patogenów. Po wstępnym zbadaniu szczątków ponad 100 osób, ostatecznie naukowcy skupili się na miazdze zębowej 5 najbardziej obiecujących szkieletów z masowego grobu w przy drodze East Smithfield w Londynie. Jako pierwsi bezspornie wykazali, że za czarną śmierć odpowiadały właśnie pałeczki Y. pestis. Choć bakterie były obecne w średniowiecznych próbkach, wcześniejsze rezultaty odrzucono ze względu na zanieczyszczenia współczesnym DNA, m.in. bakterii glebowych. Międzynarodowej ekipie udało się odkodować niewielki plazmid pPCP1, który odpowiada za syntezę proteazy serynowej Pla (warunkuje ona inwazyjność patogenu, m.in. zdolność wnikania do komórek nabłonka). Dr Krause zastosował metodę molekularnego poławiania "wzbogaconych" fragmentów DNA pałeczek dżumy, które później poddawano sekwencjonowaniu. Okazało się, że plazmid pPCP1 jest identyczny jak u współczesnych Y. pestis. Oznacza to, że przynajmniej ta część informacji genetycznej niewiele się zmieniła na przestrzeni ubiegłych 600 lat.

Czy wirus HIV staje się z biegiem lat coraz bardziej zjadliwy? Naukowcy z Naval Medical Center twierdzą, że tak. Jako dowód przytaczają dane na temat zagęszczenia tzw. limfocytów CD4+ - komórek stanowiących główny cel ataku patogenu - we krwi nosicieli. Swoje wnioski naukowcy opierają na analizie danych z lat 1985-2007. Studium objęło informacje na temat 2174 osób, w których krwi stwierdzono obecność przeciwciał świadczących o zakażeniu HIV. W ciągu 6 miesięcy od momentu stwierdzenia nosicielstwa u pacjentów tych wykonano testy, których zadaniem było ustalenie liczby limfocytów CD4+ we krwi. Ich wyniki podzielono ze względu na datę wykonania na następujące okresy: 1985-1990, 1991-1995, 1996-2001 oraz 2002-2007. Średnia liczba komórek CD4+ we krwi pacjentów badanych w poszczególnych okresach wynosiła odpowiednio: 632, 553, 493 oraz 514 na mikrolitr (μl). Oprócz tego zaobserwowano stopniowy wzrost liczby osób, u których zagęszczenie limfocytów CD4+ wynosiło poniżej 350 kom./μl - odsetek ten wynosił w kolejnych okresach 12, 21, 26 oraz 25 proc. Wartość ta jest niezwykle istotna, gdyż jej przekroczenie jest uznawane za moment, w którym należy wdrożyć leczenie przeciwwirusowe. Dane o charakterze czysto statystycznym nie pozwalają, oczywiście, na jednoznaczną ocenę zjadliwości HIV. Bez wątpienia są jednak wartościową wskazówką dla epidemiologów zajmujących się tym niezwykle groźnym patogenem. Mogą one także pozwolić na rozpoczęcie szczegółowych badań, których celem byłoby poszukiwanie cech odpowiedzialnych za wzrastającą szkodliwość czynnika odpowiedzialnego za "dżumę XXI wieku", czyli AIDS.

Misja STS-123, w ramach której w przestrzeń kosmiczną wysłany został prom Endeavour, ma wyjątkowo liczną załogę. Oprócz siedmiorga astronautów, w kosmos zostały bowiem wysłane... mikroogranizmy. Będą one częścią eksperymentu zaplanowanego przez naukowców z Instytutu Biodesignu Uniwersytetu Stanu Arizona. Eksperyment pod hasłem Zjadliwość bakterii i oporność na leki będzie kontynuacją wcześniejszych badań, prowadzonych przez dr Cheryl Nickerson. Pani doktor jest pracownikiem Centrum Chorób Zakaźnych i Wakcynologii (wakcynologia - nauka o szczepionkach), należącego do tego samego instytutu, który planuje obecne badania. Wcześniejsze "kosmiczne badania" nad mikroogranizmami przeprowadzono w 2006 roku na pokładzie promu Atlantis. Dowiedziono dzięki nim, że bakterie w czasie lotu kosmicznego stają się bardziej zjadliwe (tzn. zdolne do infekcji) niż ich krewniacy, którzy pozostali na Ziemi. Obiektem badań będzie, podobnie jak w poprzednim eksperymencie, bakteria gatunku Salmonella typhimurium, jedna z najczęstszych przyczyn zatruć pokarmowych u ludzi. Dwa lata temu wykazano, że lot kosmiczny wywołał u mikroorganizmu zmianę w ekspresji aż 163 spośród 4553 genów, które tworzą jego genom. Wpłynęło to oczywiście na fizjologię. Okazało się, że po przebyciu lotu kosmicznego bakterie były aż trzykrotnie skuteczniejsze w wywoływaniu infekcji w porównaniu do bakterii, które pozostały na Ziemi. Dr Nickerson ekscytuje się szansą przeprowadzenia kolejnego eksperymentu: Jesteśmy szczęśliwcami, że możemy wykonać kolejny eksperyment. W dziedzinie lotów kosmicznych zwykle dostaje się tylko jedną szansę, którą trzeba wykorzystać jak najlepiej. Dodaje: Odkryliśmy wyjątkowe reakcje bakterii na lot, dzięki którym zdobyliśmy nowe informacje na temat mechanizmów wywoływania chorób przez Salmonellę. NASA dała nam szansę powtórzenia tych badań oraz wykonania nowych, które pozwolą nam poznać lepiej zachowania bakterii w specyficznych warunkach lotu kosmicznego. Nowe zadanie naukowców polega na sprawdzeniu, czy modyfikacja składu jonowego podłoża, na którym żyją bakterie, może pomóc w walce z infekcjami. Planują oni sprawdzić, czy modyfikując skład pożywki, można manipulować poziomem ekspresji genów mikroogranizmu. Oprócz Salmonelli, w kosmos wystrzeleni zostaną także przedstawiciele innych gatunków: S. pneumoniae (jedna z najczęstszych przyczyn zapalenia płuc), S. cerevisiae (drożdże piekarskie - jeden z najlepiej poznanych gatunków na świecie) oraz P. aeruginosa (pałeczka ropy błękinej - przyczyna wielu groźnych infekcji). Wszystkie wspomniane mikroorganizmy mają jeszcze jedną wspólną cechę: wyizolowano je co najmniej raz z pokładu stacji kosmicznych Mir oraz ISS lub z organizmów członków ich załogi. Badacze wierzą, że informacje zdobyte podczas ich eksperymentu poprawią stan naszej wiedzy na temat infekcji. Ich zdaniem, pomoże to zabezpieczyć przed chorobami zarówno astronautów, jak i ludzi pozostających na Ziemi. Naukowcy są przekonani, że dokładniejsze poznanie biologii mikroorganizmów pozwoli opracować lepsze terapie oraz szczepionki przeciwko najważniejszym infekcjom nękającym człowieka.

Istnieje przynajmniej jeden gatunek bakterii, który wyczuwa światło i wykorzystuje je do wzmacniania swojej zjadliwości (wirulencji). Brucella abortus wywołuje u zwierząt brucelozę, zwaną u ludzi gorączką falującą czy maltańską (objawy przypominają grypę). Nie spodziewaliśmy się, że Brucella będzie w jakikolwiek sposób reagować na światło, bo i po co – opowiada Roberto Bogomolni, szef Wydziału Biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Ale zaobserwowaliśmy, że światło aktywuje tę bakterię, a kiedy się tak stanie, wzrasta jej zjadliwość. Bakterie dostosowują swoje zachowanie do środowiska. W ten sposób światło staje się ważnym sygnałem, który podpowiada im, gdzie się znajdują. Wykorzystują te dane, aby zadecydować, jak postąpić – tłumaczy współautor artykułu nt. badań, John Kennis z Vrije Universiteit w Amsterdamie. Gdy Brucella zarazi człowieka lub zwierzę, znajduje się wewnątrz ciała, gdzie panują ciemności. Kiedy jednak zostanie wyrzucona z organizmu gospodarza, orientuje się, że przebywa w świecie zewnętrznym wypełnionym światłem. Musi zainfekować następną ofiarę, dlatego sygnał "Widzę światło" oznacza "Muszę znowu stać się zakaźna". Z tego powodu Brucella wytworzyła w toku ewolucji mechanizm, za pośrednictwem którego wykrycie światła uruchamia reakcję w zakresie wirulencji – dodaje Kennis. Zdolność do wykrywania światła jest przez naukowców porównywana do bardzo prymitywnych oczu. Bogomolni wyjaśnia, czemu zdecydowano się na badanie fotowrażliwości u Brucelli. Okazało się, że wykryto w jej genomie domenę LOV, czyli "przepis" na białka, które u roślin odpowiadają za fototropizm (ruch w kierunku światła). Skrót LOV pochodzi od pierwszych liter angielskich słów oznaczających światło (light), tlen (oxygen) i napięcie (voltage). Zakodowane tu białka umożliwiają reagowanie na tego typu bodźce. U Brucelli światło aktywuje enzym zwany kinazą histydynową. Dzięki niemu bakteria zaczyna się szybko namnażać. Brucella nie jest jedyną bakterią z białkami LOV. Mikrobiolodzy oceniają, że można je znaleźć u ok. 100 innych gatunków bakterii. Na razie nie wiadomo, jakie funkcje pełnią w ich przypadku. E. coli także dysponuje wrażliwym na światło białkiem. Nie znamy jeszcze jego roli, ale może ją informować, czy jest w, czy poza jelitem – tłumaczy Kennis. Kinaza histydynowa występuje tylko u bakterii. Wyłączając geny regulujące jej wytwarzanie, można zapobiec namnażaniu i wzrostowi wirulencji, nie wyrządzając przy tym krzywdy ludziom ani zwierzętom.

Dieta z dużą zawartością soli wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia wrzodów żołądka. Dwa regulujące zjadliwość geny Helicobacter pylori, bakterii odpowiedzialnych za to schorzenie, stają się bardziej aktywne w obecności wysokich stężeń tej substancji. Wyniki badań amerykańskiego zespołu zaprezentowano na konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Mikrobiologii. H. pylori żyją w żołądku. Przypisuje im się powodowanie 90% wrzodów dwunastnicy i 80% wrzodów żołądka. Według specjalistów, zwiększają one prawdopodobieństwo zachorowania na nowotwór wymienionych części układu pokarmowego. Dr Hanan Gancz i zespół z Uniformed Services University of the Health Sciences podkreślają, że od dawna wiadomo, że ludzie jedzący dużo soli, np. Japończycy, częściej zapadają na nowotwory, nikt jednak nie pokusił się o sprawdzenie, jak sól wpływa na same bakterie H. pylori. Dlatego oni postanowili zbadać wzrost i ekspresję genów tej bakterii w różnych warunkach. Podczas eksperymentów laboratoryjnych zademonstrowano, że w obecności wysokich stężeń NaCl spadało tempo wzrostu patogenów. Zaczynały też one tworzyć długie łańcuchy. Wzrastała ekspresja dwóch genów związanych z wirulencją, czyli zjadliwością. Najwyraźniej Helicobacter pylori bacznie śledzi dietę ludzi, którzy są jej nosicielami i wykorzystuje sprzyjające warunki, gdy tylko się pojawią.