Opdagelse i C. difficile biologi åbner nyt vindue til udvikling af behandlinger mod farlige infektioner

En proces kaldet sporulation, der hjælper den farlige bakterie Clostridium difficile ( C. difficile ) for at overleve ugæstfri forhold og spredning reguleres af epigenetik, faktorer, der påvirker genekspression ud over den genetiske DNA -kode, forskere ved Icahn School of Medicine på Mount Sinai -rapporten. Dette er den første opdagelse, at epigenetik regulerer sporulation i bakterier. Deres forskning, udgivet 25. november ^th i Naturmikrobiologi , åbner et nyt vindue til udvikling af behandlinger for denne ødelæggende infektion.

C. difficile inficerer næsten en halv million mennesker hvert år, forårsager alvorlig diarré og dræber knap 10 procent af dem over 65 år, der får det. Sporer af bakterierne, som spredes gennem afføring, er ekstremt modstandsdygtige og kan overleve uden for kroppen i uger eller måneder, inficerer personer, der kommer i kontakt med forurenede overflader.

Da infektionen er så almindelig og ødelæggende, det C. difficile genom er blevet undersøgt godt, men Gang Fang, Ph.d., Lektor i genetik og genomisk videnskab ved Mount Sinais Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology og seniorforfatter af undersøgelsen, siger, at han og hans kolleger tog en anden tilgang i deres forskning. "Vi ville studere ud over bakteriens genetiske kode og se på, hvilke kemiske ændringer der blev foretaget i genomet, "sagde Dr. Fang. Mens disse epigenetiske kemiske ændringer, kaldet methylering, ændrer ikke sekvensen af ​​et gen, de kan ændre et bestemt gens aktivitet for at gøre det mere eller mindre aktivt, som har stor indflydelse på organismens funktion.

Dr. Fangs team var banebrydende i brugen af ​​tredje generations DNA-sekventering til kortlægning af epigenetiske faktorer i bakterier i 2012 og begyndte at studere C. difficile epigenetik i 2015. Først, holdet isoleret C. difficile fra fækale prøver af 36 patienter på intensivafdelingen (ICU) på Mount Sinai Hospital, der var blevet smittet med det. De analyserede prøverne og fandt et bestemt epigenetisk mønster, der var stærkt bevaret i alle prøverne. Næste, de tjekkede omkring 300 C. difficile genomer fra GenBank, en database over genetiske sekvenser, der drives af National Institutes of Health, og fandt ud af, at alle delte det samme gen, der var ansvarlig for det epigenetiske mønster, der findes hos ICU -patienterne.

Mistanke om dette epigenetiske mønster spillede en afgørende rolle i bakteriernes funktion, Dr. Fangs team samarbejdede om yderligere to undersøgelser af C. difficile sporulation og mus inficeret med C. difficile , med laboratoriet af Aimee Shen, Ph.d., Lektor i molekylærbiologi og mikrobiologi ved Tufts University Medical School og en co-seniorforfatter af undersøgelsen, og med laboratoriet af Rita Tamayo, Ph.d., Lektor i mikrobiologi og immunologi ved University of North Carolina, Chapel Hill. I en undersøgelse med mus, forskerne fandt ud af, at når de hæmmede genet, der var ansvarligt for det epigenetiske mønster, hele 100 gange mindre bakterier var til stede efter 6 dage sammenlignet med uskiftede bakterier.

Dr. Fang siger, at resultaterne i disse undersøgelser understreger betydningen af ​​epigenetik i undersøgelsen af ​​bakterier og lægemiddeludvikling for infektion.

Udover at tilbyde ny epigenetisk indsigt i studiet af C. difficile og mulige mål for lægemiddeludvikling, Dr. Fang håber, at denne forskning vil tilskynde til yderligere undersøgelser af bakteriers epigenetiske egenskaber.

Dette er kun begyndelsen på vores forståelse af epigenetisk regulering i bakterier; der er stadig så mange spørgsmål, der mangler at blive besvaret. Vi håber, at denne spændende opdagelse vil tilskynde til yderligere tværfaglige samarbejde for at undersøge epigenetik af bakterier, og hvordan vi kan bruge disse nye indsigter til at udvikle livreddende behandlinger for infektion. "

Dr. Gang Fang, seniorforfatter af undersøgelsen

• Tarmmikrober kan dæmpe eller øge sværhedsgraden af ​​norovirusinfektion
• Gener, der hjælper tarmstamceller med at forbrænde fedt fra kosten, kan spille en rolle i tyktarmskræft