Proszę Państwa, oto przedstawiam: Bakterie. Jeżeli myśl o mikrobach przejmuje Was dreszczem, to zapraszam. Spróbuję Wam pokazać, że nie są to paskudne potwory, które trzeba zniszczyć za wszelką cenę.
środa, 30 listopada 2011
Oporność stara jak świat?

Odpowiedź na pytanie o pochodzenie poszczególnych genów jest o tyle skomplikowana, że opiera się raczej na spekulacjach. Można by spróbować zawrzeć ją w krótkim stwierdzeniu, że jest to efekt działania ewolucji, jedne geny powstają z innych w wyniku zachodzących mutacji. Skomplikowane może się okazać znalezienie tego pierwotnego genu, z którego wyewoluowały inne, jednak coraz lepsze narzędzia bioinformatyczne pozwalają odtwarzać pokrewieństwo pomiędzy różnymi sekwencjami.

Jeśli chodzi o pochodzenie genów opornościowych, to najprawdopodobniejszymi źródłami wydają się producenci antybiotyków. W naturalnym środowisku, gdy mikrobom robi się nieco zbyt ciasno, warto potraktować sąsiada szkodliwą substancją, jednak trzeba się samemu zabezpieczyć przed jej działaniem. Ocenia się, że pierwsze antybiotyki powstały kiedyś między około 2 miliardy a 40 milionów lat temu i podobnie dawno musiały się pojawić geny oporności.

Może się to wydawać nieprawdopodobne, bo przecież najpierw poznaliśmy antybiotyki, z których część zaczęliśmy stosować, a potem dopiero zauważyliśmy, że bakterie stają się oporne. Czasem na pojawienie się oporności, a potem jej rozprzestrzenienie potrzeba kilkunastu lat. Może nam się wydawać, że to całkiem sporo, ale dla ewolucji jest to zdecydowanie za krótko, nawet jeśli przyjąć, że bakterie dzielą się co pół godziny. To sugeruje, że geny kodujące oporności na antybiotyki nie pojawiły się nagle w odpowiedzi na powszechne stosowanie tych leków, lecz były już obecne w środowisku, z którego dostały się do bakterii mających kontakt z chorymi i rozprzestrzeniły wśród patogenów (jako pacjentów interesuje nas oporność bakterii chorobotwórczych, ale równie dobrze "nosicielami" tych genów mogą być bakterie komensalne).

Aby potwierdzić tezę o tym, że geny oporności na antybiotyki nie pojawiły się nagle wraz z masowym ich użyciem przez ludzi, lecz są tworem pradawnym, naukowcy wykonali ciekawe doświadczenia. Mianowicie wydobyli z dalekiej kanadyjskiej północy wieczną zmarzlinę, której wiek datowano na 30.000 lat, a z tej zmarzliny uzyskali DNA. Odpowiednie testy potwierdziły, że badany fragment nie topniał od czasu zamarznięcia, a szereg kontroli zabezpieczał przed zanieczyszczeniem współczesnym DNA. Otrzymany materiał przebadano na obecność genów związanych z różnymi mechanizmami oporności. Udało się zamplifikować (czyli namnożyć z wykorzystaniem reakcji PCR sekwencje genów oporności na tetracyklinę, wankomycynę oraz antybiotyki betalaktamowe (np. penicylina).

W dalszych badaniach skupiono się na analizie operonu kodującego oporność na wankomycynę. Obecne tam geny różniły się od dzisiaj występujących, jednak były na tyle podobne, że nie pozostawiały wątpliwości co do ich funkcji. Jedno z białek (VanA) udało się oczyścić i przeanalizować pod kątem cech biochemicznych oraz struktury, co potwierdziło podobieństwo i funkcję genu vanA przedpotopowego do dzisiejszego.

Badania przeprowadzone na liczącym 30000 lat materiale genetycznym potwierdziły tezę, że geny oporności na antybiotyki są tworem bardzo dawnym, powstałym na długo przed tym, jak ludzie poznali i stosowali antybiotyki. Ich powszechne występowanie w środowisku tłumaczy błyskawiczną odpowiedź obronną mikrobów na stosowanie nowych leków. Oporność nie zostaje błyskawicznie "stworzona z niczego", a jedynie wyselekcjonowana z ogromnej puli dzięki zastosowaniu odpowiedniej presji.

Oglądacie czasem dr House'a? House skieruje pacjenta na szereg kosmicznie skomplikowanych, niebezpiecznych i drogich badań, a na koniec okazuje się, że wystarczyłoby zwykłe badanie krwi.

I tak się zastanawiam, czytając ten artykuł, że ci naukowcy musieli oczyścić białko, a jego strukturę określili dzięki zastosowaniu krystalografii rentgenowskiej, a potem porównali ją do struktury współczesnego białka. Brakuje mi tu dużo prostszego eksperymentu: sklonowania operonu i sprawdzenia, czy bakteria, która go dostanie stanie się oporna na wankomycynę.

D'Costa VM, King CE, Kalan L, Morar M, Sung WW, Schwarz C, Froese D, Zazula G, Calmels F, Debruyne R, Golding GB, Poinar HN, & Wright GD (2011). Antibiotic resistance is ancient. Nature, 477 (7365), 457-61 PMID: 21881561

23:50, yepestis
Link Dodaj komentarz »
wtorek, 18 października 2011
beznotkowo

przepraszam wszystkich zainteresowanych, ale w tym miesiącu wpisu raczej nie będzie

17:12, yepestis
Link Komentarze (5) »
piątek, 30 września 2011
Antybiotykowy Ruch Oporu

Oporność bakterii na antybiotyki to fascynujący temat-rzeka, dający ogromne pole do badań naukowcom zajmującym się różnymi dziedzinami mikrobiologii. Z jednej strony, w obliczu pojawiania się bakterii opornych na większość znanych leków, konieczne jest poszukiwanie nowych potencjalnych terapeutyków (a weźcie pod uwagę, że od znalezienia takiej substancji do wprowadzenia jej do leczenia musi minąć co najmniej kilku lat). Z drugiej - na wszystkie strony bada się znane już antybiotyki - mechanizm działania, mechanizm powstawania oporności, sposoby przekazywania genów związanych z taką opornością pomiędzy różnymi mikrobami i sposoby zapobiegania tego rozprzestrzeniania.

Oporność na stosowane w medycynie antybiotyki pojawiła się wkrótce po ich wypuszczeniu na rynek i rozprzestrzeniała bardzo szybko.

Nie wgłębiając się w zagadnienie mechanizmów zapewniających oporność, można je podzielić na trzy grupy:

- oporność naturalna wynikająca z tego, że w komórce nie istnieje cel działania dla tego antybiotyku, bądź bakteria skutecznie broni się przed jego dostępem do komórki

- oporność wynikająca z mutacji, które modyfikują metabolizm komórki, tzn. bądź zmodyfikowany zostaje cel działania antybiotyku, bądź komórka "uczy się" żyć bez tego, co antybiotyk niszczy

- oporność nabyta dzięki otrzymaniu gotowego zestawu genów

Dwie pierwsze grupy obejmują zmiany zachodzące głównie w DNA chromosomalnym, których prawdopodobieństwo rozprzestrzenienia na drodze horyzontalnego transferu genów jest znikome, co nie oznacza, że zmiany te nie są niebezpieczne - mówiąc w skrócie, pacjentowi wszystko jedno, co powoduje oporność, ważne - jak się pozbyć intruza. Jednak jeżeli bakteria dzięki mutacjom nabierze oporności na jeden antybiotyk, to nadal jest wrażliwa na drugi. W przypadku genów przekazywanych "pakietowo" szczep wrażliwy może w krótkim czasie stać się oporny od razu na kilka różnych leków, na dodatek "pakiety" mogą być przekazywane międzygatunkowo.

Zjawisko, że oporności na niektóre leki występują razem (tzn. jedna bakteria oporna jest od razu na 3-4 antybiotyki), a nawet, że te "pakiety" przenoszą się razem, zaobserwowano już w latach 50 XXw. Wtedy nie zwrócono na to większej uwagi, dziś wiemy, że to sprawka ruchomych elementów genetycznych (może warto zwrócić uwagę, że w latach 50. ubiegłego wieku genetyka bakterii dopiero zaczynała się rodzić).

 

Pozostaje pytanie: skąd wzięły się geny oporności na antybiotyki?

 antibiotic resistance

 (źródło: http://www.lab-initio.com/index.html)

cdn...



12:20, yepestis
Link Komentarze (1) »
środa, 31 sierpnia 2011
Facebookiem w wirusy

Epidemie chorób wirusowych często przebiegają w nieprzewidywalny sposób. W przypadku stosunkowo niewielkiej liczby chorych, szczególnie w przypadku nowej infekcji, śledzenie rozprzestrzeniania się zakażeń może być stosunkowo łatwe, jednak w przypadku masowych zachorowań (zbliża się kolejny sezon grypowy) śledzenie kto kogo i w jakich okolicznościach zaraził wydaje się zadaniem karkołomnym.

Naukowcy opracowali nowy, nieszkodliwy i łatwy do analizowania sposób badania, w jaki sposób choroby wirusowe rozprzestrzeniają się w populacjach. W celu stworzyli aplikację na Facebooka, o wdzięcznej nazwie PiggyDemic. W założeniu ludzie biorący udział w zabawie mogą infekować innych bądź sami się zarazić. Naukowcy natomiast będą mogli zgromadzić informacje nie tylko na temat tego, jak wirusy się rozprzestrzeniają, ale także jak mutują, czy ile osób może zarazić jeden chory. Interakcje między użytkownikami oddają charakter interakcji międzyludzkich w realu (np. to, że z niektórymi komunikujemy się częściej niż z innymi i że nie wszyscy są tak samo towarzyscy).

PiggyDemic śledzi z kim kontaktuje się użytkownik. Użytkownicy dostają statusy podatnych, opornych bądź zainfekowanych poszczególnymi wirusami, które mogą dalej zarażać znajomych. Wszystkie te zależności obserwują badacze dzięki swojemu oprogramowaniu.

PiggyDemic dla użytkowników może być po prostu grą, w której starają się zarazić jak najwięcej osób, ale także mogą podejmować decyzje wpływające na stan ich zdrowia.

Co ciekawe, wirusy PiggyDemic nie zostały zaprogramowane, aby atakowały sezonowo (jak np. grypa), mimo to dają się zaobserwować okresowe wybuchy zwiększonej zachorowalności.

piggydemic

 

Aplikacja dostępna jest na http://apps.facebook.com/piggydemic/

 

 Na podstawie ScienceDaily

 



22:12, yepestis
Link Komentarze (3) »
wtorek, 30 sierpnia 2011
Co robić, co robić?!

Jak widać, notki pojawiają się rzadko, ale jednak. Niepokoi mnie jednak to, że uczciwe, naukowe zapiski spotykają się z małym odzewem. Wystarczy spojrzeć na ilość komentarzy i „polubień” pod mniej poważnymi tekstami – najwięcej fanów zyskały moje filcowe wytwory –, i tekstem o EHEC, które to bakterie wywołały ostatnio sporo zamieszania, Czytelników bloga jednak najwyraźniej nie zainteresowały.  

Rozumiem, że przyczyny takiego rozkładu aktywności mogą być różne, ale dla mnie konkluzja jest jedna: ludzie, którzy wpadają na bloga, nie są jego treścią zainteresowani. A to stawia sens jego istnienia pod dużym znakiem zapytania.

Brakuje mi też Waszych komentarzy, szczególnie takich, które pozwoliłyby zorientować się w Waszych potrzebach: czy notki są ciekawe i zrozumiałe, a może za długie, za nudne i zbyt trudne? Granica między tym co dla mnie oczywiste, a dla Was jest już czarną magią jest naprawdę cienka…

 

Co ja mam zrobić z tym blogiem?

 

21:58, yepestis
Link Komentarze (11) »
niedziela, 31 lipca 2011
EHEC. O narodzinach potwora


Czyli o potędze horyzontalnego transferu genów

Bakterie Escherichia coli towarzyszą każdemu człowiekowi jako stały mieszkaniec jelita grubego (aczkolwiek nie najliczniej występujący). Nikt o nich specjalnie nie myśli, dopóki nie pojawi się jakiś chorobotwórczy szczep, natychmiast oczerniający cały gatunek. Odpowiednio budowane napięcie i poczucie zagrożenia powoduje, że pojawienie się ostatnio bakterii znanej jako EHEC mogło przez niektórych zostać odebrane niemalże tak, jakby przez Europę znów kroczyła Czarna Śmierć.

Bilans zachorowań spowodowanych przez EHEC to 4075 zachorowań, z czego 50 osób zmarło. Naukowcy szybko stwierdzili, że w tym wypadku mamy do czynienia z czymś nowym, a dzięki coraz lepszym narzędziom i technikom mogli błyskawicznie ten szczep zbadać (poznanie pełnej sekwencji genomów bakteryjnych może dzisiaj zająć nie tygodnie czy dni, ale godziny).
Właśnie na analizie sekwencji genomu tego szczepu skupili się autorzy artykułu opublikowanego ostatnio w The New England Journal of Medicine. Pierwsze sekwencjonowanie i analiza genomu dały wyniki na tyle zaskakujące, że zdecydowano się na zsekwencjonowanie i porównanie w sumie 12 genomów bakterii powodujących podobne objawy, co miało pomóc stwierdzić, jakie zdarzenia doprowadziły do powstania EHEC, czy też raczej „EHEC”.

1. EHEC to nie EHEC
Skrót EHEC oznacza Enterohemorrhagic Escherichia coli – szczep enterokrwotoczny, tymczasem rzeczony szczep to EAECEnteroaggregative E. coli, czyli szczep enteroagregacyjny, dotychczas wiązany ze sporadycznymi zachorowaniami, ale nigdy z wybuchem masowych zachorowań o dramatycznym przebiegu. Znane dotychczas szczepy powodują inne objawy chorobowe układu pokarmowego. „Nasze” bakterie zmyliły naukowców właśnie cechami EHEC, tj. powodowaniem krwawej biegunki, a w niektórych wypadkach również zespołu hemolityczno-mocznicowego (ciężkie uszkodzenie nerek). Bakteria ta ma także szereg innych genów, zwiększających jej zjadliwość w porównaniu do siostrzanych EAEC.

Można spytać: co za różnica, EHEC, EAEC czy jeszcze co innego… dla naukowców ma to ogromne znaczenie, ponieważ dowiadujemy się, jak powstają nowe niebezpieczne dla nas szczepy, oraz jak możemy z nimi walczyć („podać antybiotyk” nie jest najprostszą odpowiedzią, o czym będzie dalej).

Czyli: EHEC to EAEC, bardzo podobna do poznanego wcześniej szczepu O104:H4, ale pozbawiona grupy genów charakterystycznych dla tej odmiany, za to wzbogacone w toksynę i kilka innych genów zjadliwości.

2. Toksyna Shiga 2

Jedna ze zidentyfikowanych toksyn to toksyna Shiga 2, pochodzenia fagowego, która do atakującego szczepu EAEC dostała się stosunkowo niedawno (wiele blisko spokrewnionych szczepów nie posiada jej, lub w ich genomie znaleziono pozostałości podobnego faga, jednak bez śladu genów kodujących toksynę). Obecność tej właśnie toksyny odpowiada za powodowanie przez EAEC zespołu hemolityczno-mocznicowego.

Analiza sekwencji DNA otaczających geny związane z wytwarzaniem toksyny Shiga 2 sugerują, że niektóre antybiotyki mogą wzmagać produkcję tej toksyny. Potwierdzają to dane doświadczalne: w szczepie rosnącym na podłożu z ciprofloksacyną ekspresja genów odpowiedzialnych za produkcję toksyny wzrastała 80 razy.

3. Jeszcze więcej czynników wirulencji

Oprócz toksyny Shiga 2, za szczególną zjadliwość tego szczepu odpowiada także prawdopodobnie nietypowy zestaw białek SPATE (ang. Serine protease autotransporters of Enterobacteriaceae) związanych z degradacją śluzu wyściełającego nabłonek jelit i ułatwiających jego kolonizację. Białka tej grupy występują w innych szczepach EAEC, ale są to inne białka i jest ich zwykle mniej.

Obecne są także inne geny warunkujące patogenność, m.in. związane z agregacją bakterii i kolonizacją ścian jelita, a także geny oporności na antybiotyki. Część z nich znajduje się na plazmidach.

Podsumowując…
analiza genomu szczepu „EHEC” odpowiedzialnego za ostatnią epidemię  wskazuje, że swą szczególną zjadliwość zawdzięcza on grupie genów nabytych na drodze horyzontalnego transferu genów (HTG), zjawiska bardzo powszechnego i naturalnego. W tym wypadku kluczowe wydają się dwa zdarzenia HTG – infekcja szczepu już potencjalnie chorobotwórczego fagiem niosącym gen kodujący toksynę Shiga 2  oraz nabycie plazmidu z genami oporności na antybiotyki betalaktamowe.  Naszym nieszczęściem jest to, że w tym właśnie szczepie nastąpiła kumulacja wyjątkowo dla nas szkodliwych cech.

 
Na podstawie:

Rasko, D., Webster, D., Sahl, J., Bashir, A., Boisen, N., Scheutz, F., Paxinos, E., Sebra, R., Chin, C., Iliopoulos, D., Klammer, A., Peluso, P., Lee, L., Kislyuk, A., Bullard, J., Kasarskis, A., Wang, S., Eid, J., Rank, D., Redman, J., Steyert, S., Frimodt-Møller, J., Struve, C., Petersen, A., Krogfelt, K., Nataro, J., Schadt, E., & Waldor, M. (2011). Origins of theStrain Causing an Outbreak of Hemolytic–Uremic Syndrome in Germany
             New England Journal of Medicine DOI: 10.1056/NEJMoa1106920

19:53, yepestis
Link Dodaj komentarz »
czwartek, 30 czerwca 2011
Mikrobiolog po godzinach II

 

filcowy mikrob

filcowy brelok DNA

filcowy brelok DNA

wakacje...

22:16, yepestis
Link Komentarze (6) »
1 , 2 , 3 , 4 , 5 ... 25
| < Marzec 2017 > |
Pn Wt Śr Cz Pt So N
    1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31    
Tagi

ResearchBlogging.org

Serwis Mikrobiologiczny