Fluemodell kan hjälpa till att lägga grunden för nya terapier för att bekämpa svår patogen

De Clostridium difficile patogen tar sitt namn från det franska ordet för "svårt". En bakterie som är känd för att ge symptom som sträcker sig från diarré till livshotande kolonskada, C. difficile är en del av en växande epidemi av oro för äldre och patienter på antibiotika.

Utbrott av C. difficile -infekterade fall har successivt ökat i västländer, med 29, 000 rapporterade dödsfall per år bara i USA.

Nu, biologer vid University of California San Diego drar paralleller från nyutvecklade modeller av den gemensamma fruktflugan för att hjälpa till att lägga grunden för nya terapier för att bekämpa patogenens spridning. Deras rapport publiceras i tidskriften iScience .

C. difficile infektioner utgör en allvarlig risk för patienter på sjukhus. Denna forskning öppnar en ny väg för att förstå hur denna patogen får en fördel jämfört med andra fördelaktiga bakterier i det mänskliga mikrobiomet genom sin produktion av toxiska faktorer. Sådan kunskap kan hjälpa till att ta fram strategier för att innehålla denna patogen och minska det stora lidande den orsakar. "

Ethan Bier, framstående professor i avdelningen för biologiska vetenskaper och vetenskapsdirektör vid UC San Diego -enheten vid Tata Institute for Genetics and Society (TIGS)

Som med de flesta bakteriella patogener, C. difficile utsöndrar gifter som kommer in i värdceller, störa viktiga signalvägar och försvaga värdens normala försvarsmekanismer. De mest potenta stammarna av C. difficile släppa loss ett tvåkomponents toxin som utlöser en rad komplexa cellulära svar, som kulminerar i bildandet av långa membranutskott som gör att bakterierna kan fästa mer effektivt till värdceller.

UC San Diego -forskare i Bier's lab skapade stammar av fruktflugor som kan uttrycka den aktiva komponenten i detta toxin, känd som "CDTa". Stammarna tillät dem att studera de genomarbetade mekanismerna bakom CDTa -toxicitet i ett levande modellsystem med fokus på tarmen, vilket är viktigt eftersom matsmältningssystemet hos dessa små flugor överraskande liknar det hos människor.

"Tarmflugan ger en snabb och förvånansvärt noggrann modell för människans tarm, som är infektionsstället av C. difficile , "sa Bier." Det stora utbudet av sofistikerade genetiska verktyg i flugor kan identifiera nya mekanismer för hur toxiska faktorer som produceras av bakterier stör cellulära processer och molekylära vägar. Sådana upptäckter, en gång validerat i ett däggdjurssystem eller mänskliga celler, kan leda till nya behandlingar för att förebygga eller minska svårighetsgraden av C. difficile infektioner. "

Fruktflugamodellen gav forskarna en tydlig väg för att undersöka genetiska interaktioner som störs av CDTa. De fann slutligen att toxinet inducerar en kollaps av nätverk som är väsentliga för näringsabsorption. Som ett resultat, modellen flyger kroppsvikt, fekal produktion och total livslängd minskade kraftigt, härma symptom hos människa C. difficile -infekterade patienter.

• Genomisk sekvenseringsteknik hjälper till att förstå tarmmikrobiota en cell i taget
• Studien identifierar två möjliga mål för att stoppa leverskador i NASH