Ontdekking in de biologie van C. difficile opent een nieuw venster voor de ontwikkeling van behandelingen voor gevaarlijke infecties

Een proces dat sporulatie wordt genoemd en dat de gevaarlijke bacterie helpt Clostridium difficile ( C. moeilijk ) om onherbergzame omstandigheden te overleven en verspreiding wordt gereguleerd door epigenetica, factoren die genexpressie beïnvloeden buiten de genetische code van DNA, onderzoekers van de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï rapporteren. Dit is de eerste ontdekking dat epigenetica sporulatie in bacteriën reguleert. Hun onderzoek, gepubliceerd op 25 november ^e in Natuur Microbiologie , opent een nieuw venster voor het ontwikkelen van behandelingen voor deze verwoestende infectie.

C. moeilijk besmet jaarlijks bijna een half miljoen mensen, veroorzaakt ernstige diarree en doodt iets minder dan 10 procent van de 65-plussers die het krijgen. Sporen van de bacteriën, die via de ontlasting worden verspreid, zijn extreem veerkrachtig en kunnen weken of maanden buiten het lichaam overleven, het infecteren van personen die in contact komen met besmette oppervlakken.

Omdat de infectie zo vaak voorkomt en verwoestend is, de C. moeilijk genoom is goed bestudeerd, maar Gang Fang, doctoraat, Universitair hoofddocent genetica en genomische wetenschappen aan het Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology van Mount Sinai en senior auteur van de studie, zegt dat hij en zijn collega's een andere benadering hebben gekozen in hun onderzoek. "We wilden verder kijken dan de genetische code van de bacteriën en kijken welke chemische modificaties er aan het genoom werden aangebracht, " zei Dr. Fang. Hoewel deze epigenetische chemische modificaties, genaamd methylering, verander de volgorde van een gen niet, ze kunnen de activiteit van een bepaald gen wijzigen om het meer of minder actief te maken, die ingrijpende gevolgen heeft voor de functie van het organisme.

Het team van Dr. Fang pionierde in 2012 met het gebruik van DNA-sequencing van de derde generatie om epigenetische factoren in bacteriën in kaart te brengen en begon met het bestuderen van C. moeilijk epigenetica in 2015. Ten eerste, het team isoleerde C. moeilijk uit fecale monsters van 36 patiënten op de intensive care (ICU) van het Mount Sinai Hospital die ermee besmet waren. Ze analyseerden de monsters en vonden één bepaald epigenetisch patroon dat in alle monsters sterk geconserveerd was. Volgende, ze controleerden ongeveer 300 C. moeilijk genomen van GenBank, een databank van genetische sequenties beheerd door de National Institutes of Health, en ontdekten dat ze allemaal hetzelfde gen deelden dat verantwoordelijk is voor het epigenetische patroon dat wordt aangetroffen bij de ICU-patiënten.

Het vermoeden dat dit epigenetische patroon een cruciale rol speelde in de functie van de bacteriën, Het team van Dr. Fang werkte mee aan twee verdere onderzoeken naar C. moeilijk sporulatie en muizen besmet met C. moeilijk , met het lab van Aimee Shen, doctoraat, Universitair hoofddocent Moleculaire Biologie &Microbiologie aan de Tufts University Medical School en co-senior auteur van de studie, en met het lab van Rita Tamayo, doctoraat, Universitair hoofddocent Microbiologie en Immunologie aan de Universiteit van North Carolina, Kapel heuvel. In een onderzoek met muizen, de onderzoekers ontdekten dat wanneer ze het gen remden dat verantwoordelijk is voor het epigenetische patroon, maar liefst 100 keer minder bacteriën waren aanwezig na 6 dagen in vergelijking met ongewijzigde bacteriën.

Dr. Fang zegt dat de bevindingen in deze onderzoeken het belang van epigenetica in de studie van bacteriën en de ontwikkeling van geneesmiddelen voor infectie onderstrepen.

Naast het bieden van nieuwe epigenetische inzichten in de studie van C. moeilijk en mogelijke doelwitten voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, Dr. Fang hoopt dat dit onderzoek verdere studies naar de epigenetische kenmerken van bacteriën zal aanmoedigen.

Dit is nog maar het begin van ons begrip van epigenetische regulatie in bacteriën; er zijn nog zoveel vragen die beantwoord moeten worden. We hopen dat deze opwindende ontdekking verdere interdisciplinaire samenwerkingen zal aanmoedigen om epigenetica van bacteriën te onderzoeken en hoe we deze nieuwe inzichten kunnen gebruiken om levensreddende behandelingen voor infectie te ontwikkelen."

Dr. Gang Fang, senior auteur van de studie

• Darmbacteriën kunnen de ernst van een norovirusinfectie verminderen of versterken
• Genen die darmstamcellen helpen om vet in de voeding te verbranden, kunnen een rol spelen bij darmkanker