根據(jù)生長和時間 個體分枝桿菌對抗生素的反應不同
結核病是世界上最常見的傳染病之一,每年感染近1000萬人。治療該疾病可能具有挑戰(zhàn)性,并且需要在數(shù)月內遞送多種抗生素的組合。這部分是由于結核分枝桿菌亞群中抗生素耐受性的變化,結核分枝桿菌是導致結核病的細菌。
塔夫茨大學醫(yī)學院的研究人員現(xiàn)在已經確定了與具有相同遺傳背景的個體分枝桿菌對抗生素有不同反應的原因相關的特定因素組合。出生時較小的細菌和處于細胞分裂周期開始或結束時的細菌最易感染抗生素,而細胞周期中間較大的細胞耐受性最強。該研究結果于2016年6月30日發(fā)表在“ 美國國家科學院院刊”上,闡明了抗生素耐受性的復雜性,并可能改善藥物治療方案的未來設計。
“我們的研究顯示,我們認為相同的人群中的細菌實際上并非如此。即使是簡單的差異,例如他們出生時的大小也與他們對藥物治療的反應有何不同,”高級研究作者Bree Aldridge說。塔夫茨大學醫(yī)學院分子生物學和微生物學助理教授,塔夫茨大學工程學院生物醫(yī)學工程副教授。“我們希望我們最終可以利用這些見解來幫助設計新的,合理的藥物組合,通過專門針對對抗生素反應較慢的細胞,可以更有效地治療結核病和其他疾病。”
Aldridge和她的團隊,包括Aldridge實驗室的研究技術人員Kirill Richardson,根據(jù)結核分枝桿菌(Mycobacterium smegmatis)進行研究,這是一種快速生長的非致病性結核分枝桿菌。研究人員能夠分析單個細菌對利福平的反應,利福平是一種用于治療肺結核的核心前線抗生素。這是通過使用活細胞顯微鏡,微流體和成像工具以及數(shù)學模型來實現(xiàn)的。
相同,但不一樣
在之前的一項研究中,Aldridge和她的同事證明了分枝桿菌不對稱分裂 - 盡管在遺傳上是相同的,但兩個子細胞中的一個通常比它的雙胞胎更長更快。在目前的研究中,研究小組發(fā)現(xiàn)這些較長的細菌受利福平的影響最小。從其母細胞遺傳成熟生長極的細菌(生長來源的細胞結構)對抗生素的反應也較慢。
研究人員發(fā)現(xiàn),時間特異性,細菌在暴露于抗生素時所處的細胞分裂周期階段 - 對易感性有顯著影響。利福平敏感細菌很小并且處于其細胞周期的開始階段,或者更大并且在其細胞周期的最后階段。細胞周期中間的細菌受抗生素影響最小。
“通過簡單地觀察細胞生長,我們能夠描述快速殺死的細菌和對抗生素反應緩慢的細菌之間的幾個差異,”Aldridge說,他是Sackler研究生生物醫(yī)學院免疫學和分子微生物學課程的教員。塔夫茨大學的科學。“我們希望改進這些多變量描述,以便我們能夠預測分枝桿菌中藥物敏感性的周期性變化,并最終用它們來縮短結核病的長期??和困難的治療過程。”
該研究的其他作者是Owen T. Bennion,BS,Aldridge實驗室研究助理,Murat Cokol博士,Sabanci大學副教授,stanbul,塔夫斯大學醫(yī)學院訪問學者,Shumin Tan,Ph .D。,塔夫斯大學醫(yī)學院分子生物學和微生物學助理教授,薩克勒學院分子微生物學系教師和麻省總醫(yī)院Anh Hoang博士。
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