將抗生素抗性細(xì)菌和免疫系統(tǒng)置于監(jiān)視之下

由波士頓大學(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組將使用1000萬美元的國立衛(wèi)生研究院資助來研究免疫系統(tǒng)在抗生素抗性細(xì)菌出現(xiàn)中的作用。該研究可以作為技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)，幫助科學(xué)家預(yù)測某些細(xì)菌的耐藥性，并確定有效的細(xì)菌感染治療方案。

“有三個因素起作用：宿主，細(xì)菌和抗生素，”波士頓學(xué)院的Tim van Opijnen說，他是一名微生物系統(tǒng)生物學(xué)家，他使用機(jī)器人技術(shù)，高通量測序和計算方法來研究細(xì)菌和抗生素抗性。“實(shí)際上，我們很少了解這三者如何相互作用。”

自70年前引入抗生素以來，抗生素已用于治療細(xì)菌感染患者。隨著時間的推移，許多傳染性生物已經(jīng)適應(yīng)了旨在殺死它們的藥物，使得這些治療效果降低。Van Opijnen是生物學(xué)助理教授和該項(xiàng)目的首席研究員，他將與BC計算機(jī)科學(xué)家JoséBento以及塔夫斯醫(yī)學(xué)院，孟菲斯圣猶達(dá)兒童醫(yī)院和匹茲堡醫(yī)學(xué)院的研究人員合作。

該項(xiàng)目將使用尖端的基因組學(xué)研究工具和技術(shù)，包括轉(zhuǎn)座子測序，或Tn-seq，這種技術(shù)可以快速梳理數(shù)百萬個基因序列，并在細(xì)菌中挑出基因功能。Van Opijnen開發(fā)了Tn-seq，他用它來鑒定細(xì)菌中的某些基因，這些基因可以促進(jìn)它們擺脫免疫系統(tǒng)的抗病能力。

“我們希望全面確定細(xì)菌如何與患者的免疫系統(tǒng)相互作用，以及這些相互作用如何允許或阻止抗生素抗性的進(jìn)化，”van Opijnen說。在為期五年的研究中，該團(tuán)隊(duì)將使用高容量基因組測序技術(shù)，全基因組測序，免疫系統(tǒng)監(jiān)測，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和主動學(xué)習(xí)技術(shù)，該研究由美國國立衛(wèi)生研究院國家過敏和傳染病研究所資助。

van Opijnen說，這項(xiàng)撥款將進(jìn)化生物學(xué)家，傳染病專家和計算機(jī)科學(xué)家聚集在一起，努力改善高通量測序產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的使用。“生物學(xué)充滿了數(shù)據(jù)，但我們的分析工具可能比現(xiàn)在復(fù)雜得多，”他說。“我們達(dá)到這種復(fù)雜程度所需的是對其他學(xué)科的交叉，現(xiàn)在這種學(xué)科經(jīng)常不會發(fā)生。這個項(xiàng)目是建立這種聯(lián)系的機(jī)會。”

除了開發(fā)計算機(jī)模型以指導(dǎo)最佳治療外，van Opijnen還表示，其他治療應(yīng)用可能包括提高準(zhǔn)確性，預(yù)測耐藥性的出現(xiàn)以及新抗生素靶點(diǎn)和治療策略的發(fā)展。

降低抗生素耐藥性的關(guān)鍵在于了解患者，細(xì)菌和藥物如何相互作用。“免疫系統(tǒng)對于擺脫感染至關(guān)重要。它不僅僅是藥物，”van Opijnen說。“這些藥物降低了體內(nèi)細(xì)菌的體積，因此免疫系統(tǒng)可以清除其余部分。但免疫系統(tǒng)需要配合藥物才能獲得成功。”

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