cercetătorii

Imagine cu microscop electronic cu scanare a bacteriei Staphylococcus pyogenes (roz). Credit: Institutul Național de Alergii și Boli Infecțioase (NIAID)

Oamenii de știință din boli infecțioase metodiste din Houston au descoperit un declanșator necunoscut anterior, care transformă o infecție relativ simplă într-o boală devastatoare, mâncătoare de carne.

Streptococul de grup A este un organism care cauzează peste 700 de milioane de cazuri de infecție umană la nivel global în fiecare an. În timp ce majoritatea acestor cazuri sunt streptococ, pe care majoritatea oamenilor au avut-o, este, de asemenea, o cauză frecventă a bolilor invazive severe.

O astfel de boală este febra patului copilului, care afectează mamele și nou-născuții lor după naștere. Nu mulți oameni sunt familiarizați cu acest văr mai urât și mai rău al streptococului, dar poate deveni grav într-un mod foarte urât, lăsându-și victimele fără membre sau mai rău.

„Sepsisul puerperal, denumit mai frecvent febra patului copilului, cauzează o mulțime de decese la nivel global la femeile care sunt în proces de naștere sau la scurt timp după naștere”, a spus James M. Musser, MD, Ph.D., care este autorul corespunzător pe o lucrare care apare în februarie. 18 în jurnal Genetica naturii. "Se estimează că aproximativ 10 la sută din toate femeile care suferă de febra patului vor ajunge să moară. Este devastator și uneori poate provoca moartea copilului".

VIDEO: Dr. Musser explică cercetarea: vimeo.com/309151434 [Parolă: HM_V! DEO] (faceți clic aici pentru a descărca)

Musser, care este președintele Departamentului de patologie și medicină genomică de la Houston Methodist, și echipa sa de cercetare au făcut ceva fără precedent în studierea acestui agent patogen care mănâncă carne. Au studiat relația dintre trei entități separate ale grupului A streptococ. O primă în domeniul cercetării bacteriilor care va fi efectuată la această scară, au analizat interacțiunea dintre genom, transcriptom și virulență. Acest lucru a generat o cantitate masivă de date care s-a împrumutat să poată utiliza apoi inteligența artificială pentru ao analiza.

„Înțelegând relația și interacțiunea dintre genom, transcriptom și virulență, avem șanse mult mai mari de a putea crea cu succes noi vaccinuri și terapii pentru pacienții infectați, precum și de a găsi alte modalități de a preveni sau cel puțin de a minimiza cât de multe daune le provoacă oamenilor ", a spus Musser.

Luarea relațiilor celor trei la un moment dat le-a dat o înțelegere mai bogată a modului în care organismul bifează și cum funcționează cu adevărat pentru a deveni agent patogen și a provoca boli.

„Noi și alții am studiat această problemă de peste 100 de ani și încă nu avem un vaccin eficient împotriva streptococului de grup A. Cred că viitorul multor cercetări privind patogeneza bacteriană constă în generarea și analizarea unor seturi de date mult mai mari și utilizarea pentru a ne înțelege mai bine bolile ", a spus Musser. „Amploarea datelor pe care le-am generat pentru această lucrare de patogenie bacteriană este fără precedent. Ne-a deschis ușa să folosim instrumente noi și mai sofisticate, cum ar fi inteligența artificială, pentru a le examina. Cu aceste noi tipuri de analize, facem un pas important către având în cele din urmă un vaccin eficient pentru eradicarea streptococului grupului A de pe fața pământului. "

Abilitatea de a aplica inteligența artificială asupra datelor i-a condus la o descoperire neașteptată, făcând posibilă obținerea de noi perspective asupra modului în care streptococul de grup A provoacă infecții la om.

„Unul dintre lucrurile foarte neașteptate și interesante pe care le-am descoperit a fost un grup de strategie pe care streptococul îl folosește pentru a provoca boli grave la oameni”, a spus Musser. „Acest nou mecanism pe care l-am găsit controlează virulența și determină dacă organismul este doar un agent patogen sau un agent patogen cu adevărat furios care mănâncă carne. Această descoperire nu ar fi fost posibilă fără ca acest set de date neobișnuit de mare să fie disponibil pentru analiză cu inteligență artificială”.

Pentru a face acest lucru, au analizat tulpina M28 a streptococului grupului A, care cauzează un număr mare de cazuri invazive și o incidență ridicată a febrei patului copilului, în special. În multe țări, este printre primele cinci cele mai frecvente tulpini de streptococ din grupa A care cauzează boli invazive grave la om.

"Numeric, M28 sunt cauze foarte importante ale infecțiilor umane, așa că am vrut să obținem o nouă perspectivă asupra acestuia, deoarece dacă începeți să înțelegeți procesele de patogeneză moleculară, atunci aveți capacitatea de a începe să dezvoltați noi terapii și diagnostice", a spus el. a spus. "Acum suntem capabili, folosind aceste seturi de date foarte mari, să le analizăm mult mai pe larg și cu seturi de ochi diferite decât am putut în trecut."

Strategia generală utilizată de Musser și colegii săi este una care este frecvent utilizată în cercetarea cancerului.

„Istoria ne învață că cu cât înțelegem mai mult modul în care funcționează celulele canceroase, cu atât suntem mai capabili să generăm noi modalități de a le inhiba de la cauzarea bolilor umane. Până acum 20 de ani, nu am înțeles majoritatea modificărilor genetice care au ca rezultat Acum le înțelegem mult mai detaliat, datorită cercetării și analizei extinse a genelor cancerului, a spus Musser. „În cancer, puteți aprecia că va fi foarte important să nu analizați doar un aspect, cum ar fi genomul unei celule canceroase, ci și să analizați ce proteine ​​sunt fabricate de celula canceroasă și apoi exact cum invadează cancerul alte zone ale corpului. "

Echipa lui Musser a adoptat o abordare similară analizând simultan cele trei entități ale streptococului grupului A. El subliniază că abilitatea de a genera aceste seturi mari de date la un cost rezonabil, așa cum au făcut-o în acest studiu, nu a fost posibilă nici măcar recent, în urmă cu cinci ani.

Am fost in masura sa arate clar noi rute despre modul in care tulpina M28 din streptococul grupului A cauzeaza infectia, si ne ofera o foaie de parcurs pentru a intelege modul in care acest organism cauzeaza sepsis matern, a spus el. Aceste cunoștințe extinse pe care le avem acum ne oferă o perspectivă asupra modului în care s-ar putea începe să atace cercetări importante din aval, cum ar fi dezvoltarea unui vaccin sau a unui nou tratament pentru a combate acest organism și potențial să-l eradice în viitor.

Datele pe care le-au generat vor fi catalogate pentru ca alte persoane să le poată utiliza în baze de date de genomică, disponibile în toată lumea. Speranța lor este că, punându-l la dispoziția altor anchetatori în mod liber, alții îl pot privi cu ochi proaspeți și pot vedea lucruri pe care grupul său nu le-a observat.

Mai multe informatii: Analiza integrată a genomicii populației, a transcriptomicii și a virulenței oferă noi perspective asupra patogenezei Streptococcus pyogenes, Genetica naturii (2019). DOI: 10.1038/s41588-018-0343-1