В новом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Neglected Tropical Diseases, ученые из Университета Вашингтона (University of Washington) обнаружили, что патоген, вызывающий сифилис, Treponema pallidum, использует 1 ген, чтобы избежать иммунной системы.
Введение
Результаты исследования помогут объяснить, как сифилис может скрываться в организме в течение десятилетий, тем самым сводя на нет попытки иммунной системы искоренить его. Открытие также может объяснять способность бактерии повторно заражать людей, которые были ранее заражены и должны были приобрести некоторый иммунитет к сифилису.
Актуальность проблемы
Хотя сифилис по-прежнему легко лечится пенициллином, уровень заболеваемости, по данным авторов исследования, в США за последние 2 десятилетия неуклонно возрастал. В 2018 году число случаев заражения в США превысило 115 000 человек.
Во всем мире насчитывается около 6 миллионов новых случаев сифилиса среди взрослых. Инфекция является причиной около 300 000 случаев смерти плода и новорожденных ежегодно. Однако, относительно мало известно о биологии Treponema pallidum. Одна из причин этого заключается в том, что до недавнего времени выращивать Treponema pallidum в лабораторной посуде было невозможно. Как следствие, многие из лабораторных инструментов, используемых для изучения других бактерий, не были специально разработаны для сифилиса.
Материалы и методы обследования
В новом исследовании ученые сравнили геномы бактерий сифилиса, собранные у человека, который был инфицирован 4 раза. Пациент был зачислен в исследование аномалий спинномозговой жидкости у лиц с сифилисом, проведенное автором Кристиной Марра (Christina Marra). Образцы были взяты из крови пациента во время двух реинфекций, которые произошли с интервалом в 6 лет. Между этими инфекциями пациент был инфицирован и лечился еще 2 раза. Исследователи хотели выяснить, есть ли различия между геномами бактерий от первой и последней инфекции. Эти различия могут показать, как изменились гены бактерий и как эти изменения могли позволить бактериям заразить человека, иммунная система которого уже сталкивалась с патогеном, и вырабатывать иммунный ответ на несколько различных штаммов сифилиса.
Результаты научной работы
Удивительно, но исследователи обнаружили, что между геномами двух разных образцов было очень мало изменений — за исключением 1 гена.
«На примерно 1,1 млн. оснований, составляющих геном бактерии, было всего около 20 изменений. Это очень мало», — объясняет Кристина Марра. «Но в этом одном гене мы увидели сотни изменений».
Этот ген, называемый геном повторения Treponema pallidum K (tprK), обеспечивает инструкции по синтезу белка, обнаруженного на поверхности бактерии. Белки на поверхности бактерии, как правило, легче обнаруживаются иммунными клетками и поэтому зачастую являются основными целями иммунной атаки. Ученые показали, что TprK генерирует значительное разнообразие в 7 отдельных областях генома, в которых последовательности ДНК из других частей генома бактерии можно менять местами. Этот процесс называется преобразованием генов.
Работа в лаборатории показала, что бактериальные клетки с новыми вариантами tprK могут уклоняться от иммунного ответа, вызывая постоянную инфекцию, которая может привести к поздним стадиям сифилиса.
«Этот ген может генерировать поразительное количество разнообразных последовательностей в этих вариабельных областях, не нарушая способность белка функционировать», — добавляет Кристина Марра.
Хотя бактерии, вирусы и паразиты могут иметь много белков на своих поверхностях, которые иммунная система могла бы обнаружить и атаковать, во многих случаях только один белок, кажется, привлекает большую часть внимания. Такие белки называются иммунодоминантными. Они могут защитить бактерию, привлекая внимание иммунной системы.
Авторы другого исследования заявили, что обнаружен ген, который увеличивает риск развития болезни Альцгеймера.
