一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)致命微生物免受免疫細(xì)胞侵害的各種“外套”是由快速進(jìn)化的基因的“熱點(diǎn)”產(chǎn)生的。肺炎鏈球菌是肺炎最常見的細(xì)菌原因，每年估計(jì)有500,000名5歲以下兒童死于肺炎。這些蟲子還可能導(dǎo)致脆弱患者的腦膜炎和血液中毒。介紹了過去20年的疫苗已經(jīng)通過瞄準(zhǔn)最致命的亞型或肺炎球菌的“血清型”降低死亡率是成功的細(xì)菌的確定的估計(jì)幾乎100屈指可數(shù)- 。然而，疫苗未涵蓋的其他細(xì)菌菌株正變得越來越普遍。

現(xiàn)在，由倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在細(xì)菌基因組中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“進(jìn)化熱點(diǎn)”，通過調(diào)整其最外層幫助它逃避人體免疫系統(tǒng)。他們的研究結(jié)果表明，這一DNA區(qū)域的快速變化是新血清型出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)力 - 這一過程可能對(duì)未來的疫苗開發(fā)構(gòu)成挑戰(zhàn)。

研究人員表示，盡管有強(qiáng)有力的證據(jù)表明疫苗可以提供良好的肺炎球菌肺炎保護(hù)，但更好地了解細(xì)菌在基因水平上的變異情況可以幫助科學(xué)家們?cè)谥旅募膊≈蓄I(lǐng)先一步。

“肺炎球菌一直在躲避免疫系統(tǒng)很長(zhǎng)一段時(shí)間，所以他們非常適應(yīng)改變'外觀'以克服挑戰(zhàn)，”帝國(guó)公共衛(wèi)生學(xué)院的Rafal Mostowy博士說。這個(gè)調(diào)查。

將血清型彼此分開的一個(gè)關(guān)鍵因素是它們的膠囊 - 一層密集的糖層，包裹著細(xì)菌，起到盔甲的作用，保護(hù)它們免受身體巡邏免疫細(xì)胞的識(shí)別和攻擊。

在發(fā)表在“ 分子生物學(xué)與進(jìn)化 ”雜志上的這項(xiàng)研究中，來自帝國(guó)的研究人員研究了來自世界各地的數(shù)千種肺炎球菌細(xì)菌樣本的遺傳數(shù)據(jù)。共研究了來自29個(gè)國(guó)家的4,519個(gè)樣本，重點(diǎn)是膠囊的變異隨時(shí)間的變化。

改變外套蛋白質(zhì)

分析顯示，他們的DNA的一個(gè)區(qū)域，特別是稱為cps基因座，相對(duì)于基因組的其余部分，已經(jīng)以高比率累積變化。這個(gè)進(jìn)化熱點(diǎn)包含了負(fù)責(zé)細(xì)菌含糖衣服的基因，并以超過基因組其余部分兩倍的速率累積突變和新的DNA片段。

比較來自不同菌株的DNA揭示了許多共同的共有遺傳因素 - 證據(jù)表明過去在一個(gè)稱為水平基因轉(zhuǎn)移的過程中，蟲子交換了DNA。

更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)，除了用相關(guān)的肺炎球菌菌株交換DNA之外，有證據(jù)表明這些蟲子從不同種類的鏈球菌中汲取了DNA，這可能是產(chǎn)生新的抗藥性蟲子的潛在途徑。

“這些結(jié)果顯示，看似無趣的'無害'細(xì)菌可以幫助潛在致命的細(xì)菌變得更加多樣化，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，可以幫助它們?cè)谝呙缑媲皩?shí)現(xiàn)多樣化，”Mostowy博士解釋說。“我們不知道這些無害的共生細(xì)菌 - 它們存在于我們體內(nèi) - 在這個(gè)過程中扮演了多少角色，但似乎它們對(duì)于重要病原體的多樣化至關(guān)重要，并且實(shí)際上與醫(yī)學(xué)相關(guān)觀點(diǎn)看法。”

兩種廣泛使用的肺炎球菌細(xì)菌疫苗通過將細(xì)菌膠囊中發(fā)現(xiàn)的糖標(biāo)記到免疫系統(tǒng)的細(xì)胞來起作用，因此如果免疫細(xì)胞在將來識(shí)別它們，它們可以發(fā)起更強(qiáng)的防御?；蚪M中的進(jìn)化熱點(diǎn)有可能產(chǎn)生新的糖組合和膠囊，這可能會(huì)躲避這些疫苗。

“我們目前使用的疫苗針對(duì)的是快速發(fā)展的基因復(fù)合物--cps基因座 - 可能變化如此之快，因?yàn)樗呀?jīng)受到我們免疫系統(tǒng)數(shù)十萬年的壓力，”Mostowy博士補(bǔ)充道。

然而，研究人員表示，遺傳數(shù)據(jù)只是故事的一部分。環(huán)境，公共衛(wèi)生和藥物開發(fā)等因素都在新菌株的出現(xiàn)中發(fā)揮作用。研究人員相信，免疫仍然是對(duì)抗蟲子的最佳武器。

“有強(qiáng)有力的證據(jù)表明接種疫苗確實(shí)可以保護(hù)最有可能患病的兒童，這項(xiàng)工作為保護(hù)疫苗免受長(zhǎng)期潛在的未來變化提供了重要的一步，這些變化可能會(huì)改變這種變化。” 莫斯托維博士強(qiáng)調(diào)。

Mostowy博士目前正在與劍橋公共衛(wèi)生學(xué)院的David Aanensen博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員合作，在劍橋病原體基因組監(jiān)測(cè)中心，以更好地了解不同細(xì)菌物種的膠囊多樣性。

研究人員希望他們能夠了解鏈球菌之間DNA的水平轉(zhuǎn)移如何導(dǎo)致新的膠囊變異的產(chǎn)生。

Mostowy，R。等人的“肺炎球菌膠囊合成基因座cps作為進(jìn)化熱點(diǎn)，具有通過重組產(chǎn)生新血清型的潛力”，發(fā)表于Molecular Biology and Evolution。