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    Raucher gaben Bakterien ein Zuhause, die jetzt Menschen mit Mukoviszidose erkranken
    Vor 26 Tagen und 13 Stunden

    Erklären, wie M. abscessus bereit war, als CF-Patienten länger leben.
    Rauchen kann die Lunge wirklich verstopfen, selbst bei Menschen, die noch nie in der Nähe einer Zigarette waren. Es stellte sich heraus, dass Rauchgewohnheiten aus den frühen 1900er Jahren immer noch Schaden anrichten – nicht bei Tabakkonsumenten oder ihren Familien, sondern bei Menschen mit Mukoviszidose.

    Cysstische Fibrose (CF) ist eine erbliche Erkrankung, die den Schleim der betroffenen Menschen dick und klebrig macht. Ihre Lungen werden zu Brutstätten für Bakterien, die das Immunsystem gesunder Menschen leicht besiegen kann. Menschen mit CF nehmen oft Antibiotika ein, um Lungeninfektionen zu verhindern, aber Antibiotika töten nicht alles. Ein Bakterium namens Mycobacterium abscessus (M. abscessus) ist gegen viele gängige Medikamente resistent und in den letzten Jahrzehnten zu einer Plage in der CF-Gemeinschaft geworden.

    Vor einigen Jahren begannen Wissenschaftler zu untersuchen, wie die Pest entstand. Durch die Analyse von M. abscessus-Genomen, die von Menschen auf der ganzen Welt gesammelt wurden, verfolgten die Forscher die Ausbreitung des Bakteriums im letzten Jahrhundert. Sie fanden heraus, dass M. Abszess breitete sich bereits auf der ganzen Welt aus, und ein alter Feind der öffentlichen Gesundheit war schuld. Die Lungen von Rauchern bildeten ein Reservoir, in dem der Erreger leben und sich vermehren konnte, ein Reservoir, das schnell überschwappte, als Menschen mit Mukoviszidose das Erwachsenenalter erreichten.

    Um diese unerwartete Verbindung herzustellen, mussten die vollständigen Genome von Tausenden von M . sequenziert werden Abszessstämme aus der ganzen Welt, und Wissenschaftler, die nicht an der Forschung beteiligt waren, sagen, dass sich die harte Arbeit ausgezahlt hat.

    „Es ist ziemlich klar – dieser Befund“, sagte Vegard Eldholm, ein Forscher für Infektionskrankheiten am Norwegischen Institut für öffentliche Gesundheit.

    „Das ist eine wirklich coole Arbeit“, sagte Verity Hill, eine Molekularepidemiologin von der University of Edinburgh. „Wirklich elegant und wirklich gut durchdacht.“

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    Dogma umkehren

    Wissenschaftler dachten, M. abscessus verbringe die meiste Zeit in der Umwelt und Menschen mit geschädigter Lunge hätten Infektionen wenn sie kontaminiertem Boden oder Wasser ausgesetzt waren. Dieses Dogma änderte sich vor fünf Jahren, als eine Gruppe um die Infektionsforscher Julian Parkhill und Andres Floto zeigte, dass M. abscessus von einer Person mit CF auf eine andere übertragen werden kann – und dass CF-Behandlungszentren Brutstätten für die Übertragung waren.

    Die Ergebnisse kamen überraschend. Zu dieser Zeit wussten die Forscher nicht viel über die Genetik von M. abscessus. Parkhill und Floto machten sich daran, die Genome von M. abscessus-Stämmen zu sequenzieren, die bei Menschen gefunden wurden, die in einem einzigen CF-Zentrum behandelt wurden, um zu sehen, wie viel Variation sie finden würden und ob diese genetische Variation mit der Virulenz korrelierte. Sie gingen davon aus, dass sich jede infizierte Person unabhängig aus der Umgebung mit dem Erreger infiziert hatte, die Genome würden also stark variieren. Stattdessen waren viele der Genome ähnlich oder sogar identisch. „Wir waren wirklich überrascht, dass es wirklich starke Beweise dafür gab, dass diese Patienten es sich gegenseitig übertragen haben“, sagte Parkhill.

    Aber nicht alle M.-abscessus-Infektionen konnten durch eine Ausbreitung innerhalb der . erklärt werden Behandlungszentrum. Einige der Genome waren zu ähnlich, um aus der Umgebung aufgenommen zu werden, aber zu unterschiedlich, um direkt von anderen Personen im Zentrum zu stammen. Woher stammen sie also?

    Eine größere Studie

    „Die Antwort auf jede Frage sind immer mehr Daten“, sagte Parkhill. Seine Gruppe sequenzierte die Genome von M. abscessus-Stämmen, die von über 1.000 Menschen aus der ganzen Welt isoliert wurden – einige mit CF, andere mit anderen Arten von Lungenschäden –, um zu verstehen, wie sich der Erreger ausbreitet.

    Bewaffnet mit einer Schiffsladung von genetischen Sequenzen „erstellt man im Wesentlichen einen Stammbaum“, sagte Hill, der ähnliche Techniken anwendet, um die Verbreitung von Viren zu verfolgen. Bakterien, die genetisch ähnlich waren, wurden gruppiert, so wie Geschwister denselben Zweig eines Stammbaums besetzen. Da sie ungefähr wussten, wie oft das Genom von M. abscessus eine neue Mutation erhält, konnten die Forscher Daten zum Baum hinzufügen.

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    Um die 1960er Jahre wurde der Baum buschig. M. abscessus begann schnell zu mutieren, was zu einem dichten Geflecht von Ästen führte. Der Zeitpunkt korreliert mit der Einrichtung von Zentren für CF-Behandlungen, die es Menschen mit CF ermöglichten, über das Säuglingsalter hinaus zu leben und miteinander zu interagieren. „Sie schaffen eine Nische für Bakterien, in der sie leben können – diese Nische der Lunge von Menschen mit CF – und auch einen Übertragungsweg“, sagte Parkhill. Was für Menschen mit CF gut ist, ist gut für M. abscessus, daher ist es sinnvoll, dass sich der Erreger Mitte des Jahrhunderts ausbreitete.

    Aber die Wurzeln des Baumes lagen weiter zurück und führten die Forscher fragen sich, was die Ausbreitung von M. abscessus vorangetrieben hat, bevor eine moderne CF-Behandlung verfügbar war, als die meisten betroffenen Menschen sehr jung starben?

    Aufgrund der Humangenetik

    Parkhill wusste, dass Tabakraucher auch anfällig für M. abscessus-Infektionen, und seine Kollegen hatten zufällig eine Studie veröffentlicht, die zeigte, dass Zellen von tabakbedingten Krebsarten charakteristische genetische Mutationen aufweisen. Parkhill fragte sich, ob er dieselben Mutationen in M. abscessus nachweisen könnte.

    "Ich habe wirklich nicht geglaubt, dass es funktionieren würde", sagte er. Da die mit dem Rauchen verbundene Mutationssignatur subtil ist, musste sein Labor Hunderte von Genomen analysieren, um sicher zu sein, dass die gefundenen Signaturen ein echter Beweis für die Exposition gegenüber Tabak waren und nicht nur ein Zufall. Jedes Genom enthält mehr DNA-Basen als die Anzahl der Zeichen in Moby Dick, so dass das Computerprogramm, das die Forscher geschrieben haben, Tage brauchte, um alle Daten zu durchsuchen. Aber am Ende schimmerte die Tabak-Mutationssignatur durch das genetische Rauschen. Die Gruppe war der Meinung, dass sie über überzeugende Daten verfügt, dass Raucher M. abscessus in sich tragen.

    Diese Studie ist das erste Mal, dass Forscher Mutationsanalysen verwenden, um Umgebungen zu identifizieren, in denen ein Krankheitserreger gelebt hat. „Ich war nicht sofort davon überzeugt, dass dies war etwas, das sie beweisen konnten“, sagte Eldholm. "Aber diese Mutationsspektrumsanalyse ist eigentlich ziemlich überzeugend."

    "Das schafft einen Präzedenzfall", sagte Hill. Sie vermutet, dass die Studie andere Mikrobiologen dazu inspirieren wird, ähnliche Analysen durchzuführen.

    Medizinische Auswirkungen

    Als Forscher feststellten, dass sich M. abscessus zwischen Menschen mit CF ausbreiten kann, änderte dies die Denkweise der Gesundheitsdienstleister über die Vorbeugung der Krankheit. Die neue Studie zeigt, dass die Übertragungsgefahr noch weiter verbreitet ist. Aber Wissen schafft Optionen. Parkhill sagte: „Je mehr wir Übertragungswege identifizieren können, desto mehr kann sie abgeschaltet werden.“

    Saima ist eine freiberufliche Wissenschaftsautorin mit Sitz in Somerville, Massachusetts. Wenn sie nicht gerade schreibt, fährt sie gerne mit dem Fahrrad durch die Stadt, lernt Fotografie und praktiziert Taekwondo.





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