Studie odhaluje, jak se tvrdohlavá plicní infekce v průběhu let u pacientů vyvíjí

Výzkumníci z Trinity Translational Medicine Institute (TTMI) a Irish Mycobacterial Reference Laboratory v St James’s Hospital odhalili, jak se bakterie Mycobacterium avium – hlavní příčina obtížně léčitelných chronických plicních infekcí – mění a přizpůsobuje uvnitř pacientů po mnoho let nemoci.

Jejich zjištěnízveřejněno v časopise Genomová medicínamůže lékařům pomoci pochopit, proč se infekce M. avium vrací a proč antibiotika někdy selhávají.

Tým provedl tento výzkum, aby pochopil, jak M. avium dokáže přežít roky v plicích lidí, a to i během dlouhých léčebných cyklů antibiotik. Tato bakterie způsobuje typ chronických plic infekce to je ve světě stále běžnější.

Pozorným pohledem na něj genetický kódtým doufal, že uvidí, jak se to uvnitř těla mění a proč může být tak těžké to vyčistit.

Léčba plicní choroby M. avium je obtížná – pacienti často potřebují 12 měsíců nebo déle několik antibiotik a léčba stále selhává až v polovině případů. Mnoho pacientů znovu onemocní i po terapii.

Tým použil sekvenování celého genomu k analýze téměř 300 bakteriálních vzorků od pacientů v Irsku, Velké Británii a Německu, včetně 20 irských pacientů léčených v St James’s Hospital.

Čtením DNA těchto bakterií v průběhu času vědci sledovali, jak se M. avium vyvíjí, vyměňuje kmeny a vyvíjí rezistenci, zatímco žije v lidských plicích.

Zjistili, že infekce často není způsobena jedním dlouhodobým kmenem, ale opakovanou reinfekcí novými, někdy úzce souvisejícími s kmeny pozorovanými v jiných evropských zemích – což naznačuje sdílené environmentální zdroje.

Bakterie získá zhruba jednu novou genetickou změnu ročně, a co je nejdůležitější, tým zjistil, že 13 specifické geny vykazovaly známky adaptace na antibiotika, imunitní útok a stres s nízkým obsahem kyslíku.

Vedoucí autor Dr. Aaron Walsh, výzkumník z Trinity Translational Medicine Institute, řekl: „Naše studie ukazuje, že M. avium se může vyvíjet v reálném čase uvnitř plic. Pochopení, které geny mu pomáhají přežít, nás může nasměrovat k novým cílům léčby této stále častější a tvrdohlavější infekce.“

Toto je první studie, která používá sekvenování celého genomu ke sledování infekcí M. avium uvnitř pacientů po mnoho let a odhaluje, jak se zárodek vyvíjí v plicích.

Klíčové poznatky ze studie

1. Reinfekce je běžná: Mnoho pacientů zachytilo nové kmeny v průběhu času, což naznačuje, že byli reinfikováni z prostředí, spíše než aby utrpěli recidivu stejné infekce.
2. Mezinárodní spojení: Některé irské kmeny byly geneticky téměř stejné jako ty z Velké Británie a Německa.
3. 13 klíčových genů změněných pod tlakem: Tyto geny pomáhají bakterii vyrovnat se s antibiotiky, nedostatkem kyslíku nebo útokem imunitního systému.
4. Během léčby se může objevit rezistence: Viděli jsme změny v genu spojeném s rezistencí na rifampicin u dvou pacientů, kteří dostávali tento lék.

V této studii výzkumníci jedinečně zjistili, že 13 genů pod „pozitivní výběr“ byla novinka pro M. avium.

Dr. Emma Roycroft, lékařský specialista v Irish Mycobacterial Reference Laboratory. „Některé z těchto genů nebyly dříve spojeny s přežitím M. avium uvnitř těla. Jeden se například podílel na zvládání oxidačního stresu a druhý na tvorbě biofilmů.“

„To zvýraznilo důležité cesty, na které by mohly být cíleny novými způsoby léčby. Bylo také zarážející, že irské, britské a německé vzorky byly tak blízko příbuzné, i když se pacienti nikdy nesetkali.“

Další kroky týmu jsou:

• Vyzkoušejte v laboratoři, jak těchto 13 genů pomáhá bakterii přežít.
• Použijte sekvenování dlouhého čtení, abyste viděli genetické změny, které metody krátkého čtení postrádají.
• Studujte vzorky životního prostředí, abyste zjistili, odkud pocházejí reinfekce.
• Rozšiřte svůj výzkum na další skupiny pacientů, abyste zjistili, zda se vyskytují stejné vzorce.