將抗生素抗性細(xì)菌和免疫系統(tǒng)置于監(jiān)視之下
由波士頓大學(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組將使用1000萬(wàn)美元的國(guó)立衛(wèi)生研究院資助來(lái)研究免疫系統(tǒng)在抗生素抗性細(xì)菌出現(xiàn)中的作用。該研究可以作為技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ),幫助科學(xué)家預(yù)測(cè)某些細(xì)菌的耐藥性,并確定有效的細(xì)菌感染治療方案。
“有三個(gè)因素起作用:宿主,細(xì)菌和抗生素,”波士頓學(xué)院的Tim van Opijnen說(shuō),他是一名微生物系統(tǒng)生物學(xué)家,他使用機(jī)器人技術(shù),高通量測(cè)序和計(jì)算方法來(lái)研究細(xì)菌和抗生素抗性。“實(shí)際上,我們很少了解這三者如何相互作用。”
自70年前引入抗生素以來(lái),抗生素已用于治療細(xì)菌感染患者。隨著時(shí)間的推移,許多傳染性生物已經(jīng)適應(yīng)了旨在殺死它們的藥物,使得這些治療效果降低。Van Opijnen是生物學(xué)助理教授和該項(xiàng)目的首席研究員,他將與BC計(jì)算機(jī)科學(xué)家JoséBento以及塔夫斯醫(yī)學(xué)院,孟菲斯圣猶達(dá)兒童醫(yī)院和匹茲堡醫(yī)學(xué)院的研究人員合作。
該項(xiàng)目將使用尖端的基因組學(xué)研究工具和技術(shù),包括轉(zhuǎn)座子測(cè)序,或Tn-seq,這種技術(shù)可以快速梳理數(shù)百萬(wàn)個(gè)基因序列,并在細(xì)菌中挑出基因功能。Van Opijnen開(kāi)發(fā)了Tn-seq,他用它來(lái)鑒定細(xì)菌中的某些基因,這些基因可以促進(jìn)它們擺脫免疫系統(tǒng)的抗病能力。
“我們希望全面確定細(xì)菌如何與患者的免疫系統(tǒng)相互作用,以及這些相互作用如何允許或阻止抗生素抗性的進(jìn)化,”van Opijnen說(shuō)。在為期五年的研究中,該團(tuán)隊(duì)將使用高容量基因組測(cè)序技術(shù),全基因組測(cè)序,免疫系統(tǒng)監(jiān)測(cè),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和主動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù),該研究由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所資助。
van Opijnen說(shuō),這項(xiàng)撥款將進(jìn)化生物學(xué)家,傳染病專家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家聚集在一起,努力改善高通量測(cè)序產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的使用。“生物學(xué)充滿了數(shù)據(jù),但我們的分析工具可能比現(xiàn)在復(fù)雜得多,”他說(shuō)。“我們達(dá)到這種復(fù)雜程度所需的是對(duì)其他學(xué)科的交叉,現(xiàn)在這種學(xué)科經(jīng)常不會(huì)發(fā)生。這個(gè)項(xiàng)目是建立這種聯(lián)系的機(jī)會(huì)。”
除了開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)模型以指導(dǎo)最佳治療外,van Opijnen還表示,其他治療應(yīng)用可能包括提高準(zhǔn)確性,預(yù)測(cè)耐藥性的出現(xiàn)以及新抗生素靶點(diǎn)和治療策略的發(fā)展。
降低抗生素耐藥性的關(guān)鍵在于了解患者,細(xì)菌和藥物如何相互作用。“免疫系統(tǒng)對(duì)于擺脫感染至關(guān)重要。它不僅僅是藥物,”van Opijnen說(shuō)。“這些藥物降低了體內(nèi)細(xì)菌的體積,因此免疫系統(tǒng)可以清除其余部分。但免疫系統(tǒng)需要配合藥物才能獲得成功。”
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