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科学家使用全基因组测序来确定肺炎链球菌分子

2019-05-23 13:44:20 行业热点115℃

  科学家使用全基因组测序来确定肺炎链球菌分子进化的精确步骤

  2011年1月29日

  尽管青霉素及其后的数十种抗生素仍然存在,但链球菌仍然是全世界健康的主要威胁。原因是:这种病原体的精湛进化技能可以迅速改变其基因组成。在本周发表在“科学”杂志上的一篇具有里程碑意义的论文中,来自洛克菲勒大学和桑格研究所的科学家们利用全基因组测序来确定肺炎链球菌分子进化的确切步骤。他们的研究表明,这种细菌的基因组在全球范围内的大规模地理传播中经历了变化。根据世界卫生组织的报告,致命的肺炎球菌病 - 主要是来自欠发达国家的儿童 - 每年造成约400万人伤亡。人类不仅是肺炎球菌疾病的主要目标,而且还代表了我们这个星球上主要的,也可能是这个细菌物种的唯一生态水库,这些物种定居于学龄前儿童的鼻咽部。研究人员由桑格研究所的Stephen D领导。 Bentley使用高分辨率基因组测序对临床分离的肺炎链球菌进行了分析,这些实验室由许多合作实验室提供,包括洛克菲勒大学微生物学和传染病实验室,由Alexander Tomasz领导。数据可用于日期,地理位置和这些分离株的感染部位,Bentley及其同事能够制定一个主要的多药耐药性肺炎球菌克隆的发展路线图,称为PMEN克隆1,序列类型81.科学家们确定了可能的出生日期,1970年,以及这个非常成功的多药耐药克隆可能是欧洲的发源地,然后克隆到南方和北方美国,南非和亚洲。

  托马斯的研究小组在2001年证实了这个克隆在12家纽约市医院的存在。也许更重要的是,这些研究结果证明肺炎链球菌的遗传变化机制主要不是通过获得点突变,而是更常见 - 88%的时间 - 通过基因重组。“遗传转化现象导致Oswald Avery和他的洛克菲勒同事在1944年将DNA鉴定为遗传物质,这是肺炎链球菌在进化过程中使用的过程。体内环境,“Tomasz说。相关故事无细胞DNA可用于预测生物年龄,根据一项新的研究机器人,AI快速诊断和治疗患者用低细胞数导致ChIP-Seq在实验室中首次发现的其他现象也出现在体内肺炎球菌进化的阶段。例如,在临床分离株中观察到至少一些重组变化使用“能力”系统是由Tomasz及其同事在实验室实验中首次检测到的特定细菌群体感应剂诱导的DNA摄取机制。此外,青霉素抗性的机制,最初由Tomasz及其同事在20世纪80年代鉴定为青霉素靶蛋白(称为青霉素结合蛋白或PBP)的亲和力的变化,显示涉及从其他细菌借用基因,这是以前的发现个别青霉素抗性分离株的研究中记载了这一点。“该研究中最令人着迷的部分可能是该克隆对临床环境中大规模体内干预的反应有多快,如青霉素和其他抗生素的引入,以及 - 最近 - 引入结合抗肺炎球菌疫苗,“托马斯说。 “这些疫苗针对这种细菌的最丰富的血清型,其携带在儿童的鼻咽中并且引起侵入性疾病。”该研究还证明了像Sanger实验室这样的团体之间密切合​​作的重要性。高分辨率基因组分析的专业知识,以及能够提供细致特征的细菌分离物集合的实验室,例如我们的。

   这种类型的合作非常符合洛克菲勒大学从事临床与转化科学相结合的研究的传统,“Tomasz说。”分子生物学与流行病学之间的这种联盟有望进一步深入探讨细菌进化的机制。它最终可能让我们了解PMEN-1的成功秘诀 - 了解为什么这个克隆能够如此广泛地传播,而其他人则死亡。“来源:洛克菲勒大学

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