Это открытие может помочь объяснить, как сифилис может скрываться в организме на протяжении десятилетий, препятствуя тем самым попыткам иммунной системы искоренить его. Это также может объяснить способность бактерии повторно инфицировать людей, которые ранее были инфицированы и должны были приобрести к ней иммунитет.
Хотя сифилис по-прежнему легко лечится пенициллином, уровень инфицирования в Соединенных Штатах неуклонно растет за последние два десятилетия.
Количество выросло до более чем 115 000 новых единиц U.S. случаев заражения в 2018 г.
Во всем мире насчитывается около 6 миллионов новых случаев сифилиса среди взрослых. Инфекция является причиной примерно 300 000 смертей плода и новорожденного ежегодно.
Однако, несмотря на его важность как причины заболевания, о биологии Treponema pallidum известно относительно мало.
Одна из причин этого в том, что до недавнего времени выращивать его в лабораторной посуде было невозможно. Как следствие, многие лабораторные инструменты, используемые для изучения других бактерий, не были разработаны специально для лечения сифилиса.
В новом исследовании ученые сравнили геномы бактерий сифилиса, собранные у человека, который был инфицирован четыре раза. Он был включен в исследование UW Medicine аномалий спинномозговой жидкости у людей с сифилисом, проведенное доктором.
Кристина Марра, профессор неврологии.
Образцы были взяты из его крови во время двух инфекций, произошедших с разницей в шесть лет.
Между этими инфекциями он был инфицирован и лечился еще два раза.
Исследователи хотели узнать, есть ли различия между геномами бактерий от первого и последнего заражения. Эти различия могут показать, как изменились гены бактерий и как эти изменения могли позволить бактериям заразить человека, чья иммунная система уже наблюдала и вызвала иммунный ответ на несколько различных штаммов сифилиса.
Удивительно, но исследователи обнаружили, что между геномами двух разных образцов было очень мало изменений – за исключением одного гена.
"Примерно через 1.1 миллион оснований, составляющих геном бактерий, всего претерпело около 20 изменений. Это очень мало, – сказал д-р.
Алекс Гренингер, доцент кафедры лабораторной медицины Медицинской школы UW, руководивший исследовательским проектом. "Но в этом 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 бактерий обычно легче распознаются иммунными клетками, и поэтому часто являются первыми мишенями для иммунной атаки.
Исследование основано на десятилетиях работы докторов. Шейла Люкхарт и Артуро Центурион-Лара с кафедры медицины Медицинской школы Вашингтонского университета.
Сначала они показали, что TprK генерирует значительное разнообразие в семи дискретных областях, в которых последовательности ДНК из других частей генома бактерии могут быть заменены местами.
Этот процесс называется конверсией генов.
Работа в их лаборатории продемонстрировала, что бактериальные клетки с новыми вариантами tprK могут уклоняться от иммунного ответа, вызывая стойкую инфекцию, которая может привести к более поздним стадиям сифилиса.
Амин Аддетия, научный сотрудник лаборатории Гренгера и ведущий автор исследования, сказал, что в геноме бактерии есть колода карт, из которых она может извлекать и обрабатывать эти вариабельные области, существенно изменяя "руку" белка."Эти замены изменяют внешний вид белка на поверхности, чтобы позволить ему ускользнуть от иммунной системы.
«Я изучил множество бактериальных геномов, – сказал Аддетия, – и они намного интереснее, чем геномы трепонемы, за исключением одного этого гена.Он может генерировать поразительное количество разнообразных последовательностей в этих вариабельных областях без ухудшения способности белка функционировать."
Хотя бактерии, вирусы и паразиты могут иметь на своей поверхности множество белков, которые иммунная система может обнаружить и атаковать, во многих случаях только один белок, кажется, привлекает наибольшее внимание. Такие белки называют иммунодоминантными.
По словам Гренингера, они могут защитить бактерии, привлекая внимание иммунной системы. "Белок отвлекает иммунную систему от белков, которые могут быть ахиллесовой пятой бактерии. Потребуется дополнительная работа, чтобы определить, так ли это в ТпрК."
Гренингер выразил надежду, что полученные данные помогут исследователям разработать вакцины, которые позволят иммунной системе либо атаковать TprK более эффективно, либо игнорировать TprK и нацеливаться на другие, менее изменчивые белки сифилиса.