Kai kurių tuberkuliozės formų tikimybė, kad užsikrėtęs asmuo užsikrės, priklauso nuo to, ar asmuo ir bakterijos turi gimtąjį miestą, rodo naujas tyrimas, kuriame lyginamas skirtingų padermių judėjimas per mišrias populiacijas kosmopolitiniuose miestuose.
Tyrimo, kuriam vadovavo Harvardo medicinos mokyklos mokslininkai ir paskelbti m Gamtos mikrobiologijapateikia pirmuosius tvirtus ilgalaikių stebėjimų įrodymus, kurie paskatino mokslininkus įtarti, kad patogenas, vieta ir žmogaus šeimininkas susiduria su savita sąveika, kuri daro įtaką infekcijos rizikai ir skatina jautrumo infekcijai skirtumus.
Tyrimas sustiprina ilgalaikę hipotezę šioje srityje, kad konkrečios bakterijos ir jų žmogaus šeimininkai greičiausiai išsivystė per šimtus ar tūkstančius metų, sakė mokslininkai.
Remiantis Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, išvados taip pat gali padėti informuoti apie naujus tuberkuliozės, gudraus patogeno, kuris kasmet suserga daugiau nei 10 milijonų žmonių ir sukelia daugiau nei milijoną mirčių, prevencijos ir gydymo metodus.
Atlikdami dabartinę analizę, kuri, kaip manoma, buvo pirmasis kontroliuojamas tuberkuliozės padermių užkrečiamumo palyginimas mišrios geografinės kilmės populiacijose, mokslininkai sudarė tyrimo grupę, sujungdami Niujorko, Amsterdamo ir Hamburgo pacientų, sergančių tuberkulioze, bylas. Taip jiems buvo suteikta pakankamai duomenų, kad galėtų maitinti savo modelius.
Analizė parodė, kad žmonių, kuriems diagnozuota tuberkuliozės padermė iš geografiškai ribotos kilmės, artimi kontaktai su žmonėmis turėjo 14 % mažesnį užsikrėtimo ir susirgimų aktyvia tuberkulioze dažnį, palyginti su tais, kurie buvo paveikti plačiai paplitusios padermės. giminė.
Tyrimas taip pat parodė, kad padermės, turinčios siaurą geografinį diapazoną, daug labiau linkusios užkrėsti žmones, kurių šaknys yra bakterijų gimtajame geografiniame regione, nei žmonės iš už regiono ribų.
Tyrėjai išsiaiškino, kad užsikrėtimo tikimybė sumažėjo 38%, kai kontaktą paveikė ribotas patogenas iš geografinio regiono, kuris neatitinka asmens kilmės, palyginti su tuo atveju, kai asmuo susiduria su geografiškai ribotu mikrobu iš regiono, kuris atitinka jų gimtąją šalį. Tai pasakytina apie žmones, kurie patys gyveno šiame regione, ir žmonėms, kurių abu tėvai galėjo atsekti savo paveldą regione.
Šis patogeno ir šeimininko giminingumas rodo bendrą žmonių ir mikrobų evoliuciją su tam tikromis biologinėmis savybėmis, kurios tampa labiau suderinamos ir padidina infekcijos riziką, sakė mokslininkai.
„Poveikio dydis yra stebėtinai didelis”, – sakė Maha Farhat, Gilbert S. Omenn, MD '65, Ph.D. HMS Blavatnik instituto biomedicininės informatikos docentas. „Tai geras rodiklis, kad poveikis visuomenės sveikatai yra didelis.”
Kodėl skirtumai svarbūs
Dėl augančio genetinės sekos naudojimo mokslininkai pastebėjo, kad ne visos cirkuliuojančios padermės yra vienodos. Kai kurios linijos yra plačiai paplitusios ir atsakingos už didžiąją dalį tuberkuliozės visame pasaulyje, o kitos yra paplitusios tik keliose ribotose srityse. Atsižvelgiant į sudėtingą tuberkuliozės perdavimo pobūdį didelio sergamumo sąlygomis, kai žmonės dažnai susiduria su skirtingomis linijomis, mokslininkai negalėjo palyginti padermių panašiomis sąlygomis ir buvo palikta spėlioti apie galimus padermių skirtumų paaiškinimus.
Daugelis veiksnių padidina riziką užsikrėsti tuberkulioze nuo artimo kontakto. Vienas iš geriausių prognozių, ar žmogus užkrės savo artimus kontaktus, yra bakterijų kiekis, matuojamas skreplių tepinėlio mikroskopu, kuris parodo, kiek bakterijų žmogus turi savo kvėpavimo sistemoje.
Tačiau naujasis tyrimas parodė, kad geografiškai ribotų padermių atveju tai, ar asmuo turi protėvių, gyvenusių ten, kur ši padermė paplitusi, buvo dar didesnis infekcijos rizikos veiksnys nei bakterijų kiekis skrepliuose. Tyrimo metu analizuotais atvejais ši bendrų protėvių rizika netgi buvo didesnė už riziką, kylančią dėl diabeto ir kitų lėtinių ligų, kurios anksčiau įrodė, kad žmonės tampa labiau imlūs infekcijai.
Išvados papildo vis daugiau įrodymų, kad svarbu atkreipti dėmesį į didelius skirtingų tuberkuliozės linijų skirtumus ir išsamią informaciją apie tai, kaip skirtingos tuberkuliozės linijos sąveikauja su skirtingomis šeimininkų populiacijomis.
Ankstesni tyrimai parodė, kad kai kurios genetinės tuberkuliozės grupės yra labiau linkusios išsivystyti atsparumui vaistams ir kad tuberkuliozės vakcinos kai kuriose vietose veikia geriau nei kitose. Taip pat yra įrodymų, kad kai kurie gydymo režimai gali būti geriau tinkami kai kurioms tuberkuliozės atmainoms nei kitiems.
„Šios išvados pabrėžia, kaip svarbu suprasti, kodėl skirtingos tuberkuliozės padermės taip skiriasi viena nuo kitos ir kodėl kai kurios padermės turi tokį glaudų giminingumą konkrečioms, susijusioms žmonių grupėms“, – sakė biomedicinos informatikos mokslo bendradarbis Matthias Groeschel. Farhato laboratorijoje HMS; Berlyno universiteto ligoninės Charité gydytojas rezidentas; ir pirmasis tyrimo autorius.
Be klinikinių, genominių ir visuomenės sveikatos duomenų analizės, mokslininkai taip pat išbandė skirtingų tuberkuliozės padermių gebėjimą užkrėsti žmogaus makrofagus – imuninės ląstelės, kurias tuberkuliozė užgrobia, kad sukeltų infekciją ir ligas. Tyrėjai augino ląsteles iš donorų iš skirtingų regionų. Vėlgi, ląstelių linijos iš žmonių, kurių protėviai atitiko vietinę ribotos tuberkuliozės bakterijų padermės buveinę, buvo jautresnės mikrobams nei ląstelės iš žmonių iš už teritorijos ribų, o tai atspindi jų epidemiologinio tyrimo rezultatus.
Iki šiol dauguma eksperimentų, susijusių su žmogaus imuninių ląstelių ir tuberkuliozės sąveika, nepalygino, kaip tuberkuliozė sąveikauja su skirtingų populiacijų ar vietų šeimininkų ląstelėmis, teigė mokslininkai.
Nors šis eksperimentas nebuvo skirtas įžvalgoms apie žmogaus ir tuberkuliozės populiacijų, turinčių bendrą geografinę kilmę, giminingumą, mechanizmą, jis pabrėžia, kaip svarbu naudoti kelias tuberkuliozės padermes ir ląsteles iš įvairių populiacijų siekiant informuoti apie gydymą ir prevenciją. Tai taip pat rodo, kad reikia atlikti daugiau pagrindinių tyrimų, siekiant suprasti genominius ir struktūrinius skirtumus tarp bakterijų ir šeimininkų ląstelių sąveikos, sakė mokslininkai.
„Labai svarbu suprasti, kad didelė žmonių ir tuberkuliozės genetikos įvairovė gali reikšmingai paveikti žmonių ir mikrobų reakciją vieni į kitus ir tokius dalykus kaip vaistai ir vakcinos“, – sakė Farhatas. „Turime tai įtraukti į tai, kaip galvojame apie ligą.”
„Mes tik pradedame vertinti šios įvairovės svarbą“, – sakė Groeschelis. „Yra tiek daug daugiau, ką reikia sužinoti apie tai, kaip tai gali paveikti vaistų, vakcinų veiksmingumą ir ligos eigą įvairiomis atmainomis.”
Genų sekos nustatymo pažanga sukuria naują galvosūkį
Nors glaudžiai susijusios, bet skirtingos genetinės tuberkuliozės grupės buvo aptiktos taikant tradicinius genotipų nustatymo metodus, plačiai paplitęs viso genomo sekos nustatymas visuomenės sveikatos departamentuose visame pasaulyje leido gydytojams ir tyrėjams geriau apibūdinti tuberkuliozės mikrobus ir genetiškai sekti protrūkius bei atsparumą vaistams.
Suvokimas, kad labai lokalizuotos dėmės nelabai išplito į kitus regionus, mokslininkai spėliojo, kad regioniniu požiūriu apribotos padermės buvo mažiau užkrečiamos nei plačiai paplitusios padermės. Kadangi suvaržytos padermės išliko ribotuose diapazonuose, kai kurie mokslininkai spėliojo, kad lokalizuotos bakterijų populiacijos galėjo išsivystyti kartu su jų šeimininkais žmonėmis, todėl skirtingos žmonių populiacijos tapo jautresnės įvairiems TB tipams. Tai taip pat gali reikšti, mokslininkų hipotezė, kad skirtingų tuberkuliozės padermių jautrumas skirtingiems gydymo būdams ir vakcinoms. Pavyzdžiui, struktūriniai bakterijų formos skirtumai gali neleisti kai kuriems vaistams veiksmingai prisijungti prie skirtingų padermių bakterijų.
Iki šiol šių hipotezių buvo beveik neįmanoma patikrinti, atsižvelgiant į kultūrinių ir aplinkos sąlygų skirtumus, galinčius turėti įtakos užkrėtimo dažniui įvairiose bendruomenėse ir kitose pasaulio dalyse. Be to, dėl to, kad suvaržytos dėmės taip retai pasitraukdavo iš namų, buvo sudėtinga surinkti pakankamai duomenų, kad būtų galima išmatuoti padermių skirtumus.
Daugiadisciplininis mokslas sulaužo bylą
Siekdama įveikti šias kliūtis, tyrėjų komanda bendradarbiavo su visuomenės sveikatos departamentais ir tyrimų grupėmis iš JAV, Nyderlandų ir Vokietijos, kad surinktų didžiulę duomenų bazę, apimančią tuberkuliozės atvejų ataskaitas, patogenų genetinius profilius ir visuomenės sveikatos įrašus apie infekcijų dažnį tarp artimų kontaktų. Į analizę taip pat buvo įtraukta demografinė informacija apie užsikrėtusių žmonių socialinius tinklus, siekiant įvertinti, kaip skirtingos genetinės tuberkuliozės linijos plinta kitose populiacijose. Iš viso tyrime dalyvavo 5 256 TB atvejai ir 28 889 artimi kontaktai.
„Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kodėl tyrėjams taip svarbu bendradarbiauti su daugybe skirtingų partnerių“, – sakė Groeschel. „Galėjome sujungti visuomenės sveikatos duomenis iš trijų didžiųjų miestų ir panaudoti galingus kompiuterinės biologijos įrankius, kuriuos turime akademinėje medicinoje, kad atsakytume į sudėtingą klausimą, kuris turi svarbių pasekmių visuomenės sveikatai ir evoliucinei biologijai, vakcinų kūrimui ir vaistų tyrimams. “.