酵母突出了遺傳變異與耐藥性的聯(lián)系
研究人員已經(jīng)證明，遺傳多樣性在使抗藥性進(jìn)化方面起著關(guān)鍵作用。Wellcome Trust Sanger研究所和法國(guó)尼斯癌癥與衰老研究所的科學(xué)家表明，高遺傳多樣性可以引發(fā)導(dǎo)致耐藥性的新突變。今天(10月17日)發(fā)表在“ 細(xì)胞報(bào)告”上的這項(xiàng)研究對(duì)我們對(duì)抗菌藥物和抗癌藥物抗藥性進(jìn)展的理解產(chǎn)生了影響。
世界衛(wèi)生組織將抗菌素耐藥性列為當(dāng)今全球健康面臨的最大威脅之一。目前全球每年有700,000人死亡，其中歐盟25,000人和美國(guó)23,000人死于抗菌素耐藥性。如果不采取任何措施解決問題，這些數(shù)字預(yù)計(jì)到2050年將增加到每年1000萬人。同樣，癌癥與全世界每年820萬人死亡有關(guān)，化療耐藥性是治療的主要限制因素。
以前的研究將細(xì)菌感染或癌癥中的高遺傳多樣性與抗菌或化療藥物治療的患者的預(yù)后相關(guān)聯(lián)。本研究的研究人員使用芽殖酵母，創(chuàng)建了具有超過1000萬個(gè)不同隨機(jī)基因組的細(xì)胞群，以研究遺傳多樣性如何影響抗性。他們將這些植物進(jìn)化為4周以上的抗菌藥物，然后研究敏感和抗性酵母細(xì)胞。
來自Wellcome Trust Sanger研究所和劍橋大學(xué)的第一作者Ignacio Vazquez-Garcia博士說：“我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞群體內(nèi)的多樣性程度 - 稱為克隆異質(zhì)性 - 在獲得抗菌素耐藥性方面發(fā)揮了重要作用。通過測(cè)序敏感和抗性細(xì)胞的基因組，我們發(fā)現(xiàn)一些細(xì)胞被預(yù)先適應(yīng)或引發(fā)，而其他細(xì)胞獲得了新的突變以獲得抗性。
然后，通過跨越進(jìn)化的菌株，研究人員能夠研究發(fā)展抗性所涉及的復(fù)雜進(jìn)化過程。他們不僅能夠看到哪些突變導(dǎo)致了抗性 - 稱為驅(qū)動(dòng)突變 - 還能看到背景突變?nèi)绾斡绊戇@些突變。
他們發(fā)現(xiàn)了兩種類型的驅(qū)動(dòng)突變。具有弱驅(qū)動(dòng)突變的細(xì)胞需要其他背景突變才能在抗菌藥物中生長(zhǎng)良好，然而具有強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)突變的細(xì)胞不論遺傳背景如何都會(huì)產(chǎn)生對(duì)藥物的抗性。
來自尼斯癌癥和衰老研究所的論文的高級(jí)作者Gianni Liti教授說：“我們能夠通過結(jié)合細(xì)胞群的基因組序列和跟蹤酵母的生長(zhǎng)特征來及時(shí)研究進(jìn)化過程。我們發(fā)現(xiàn)遺傳背景對(duì)較弱的突變是否會(huì)產(chǎn)生耐藥性產(chǎn)生重大影響，在這些情況下，許多不同的細(xì)胞適應(yīng)波動(dòng)。然而，在任何遺傳背景下，具有強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)突變的細(xì)胞都可以“跳躍” “并且勝過藥物中生長(zhǎng)的其他細(xì)胞。”
赫爾辛基大學(xué)的高級(jí)作者，以及Wellcome Trust Sanger研究所的高級(jí)作者Ville Mustonen教授說：“我們的研究有助于了解耐藥性的演變，不僅對(duì)酵母有影響，對(duì)細(xì)菌和癌癥也有影響。我們需要進(jìn)行研究，以證明細(xì)菌感染或正在接受治療的腫瘤中的遺傳多樣性可以為抗藥性治療奠定基礎(chǔ)，并影響耐藥性的發(fā)展速度。“
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