酵母突出了遺傳變異與耐藥性的聯(lián)系
研究人員已經(jīng)證明,遺傳多樣性在使抗藥性進化方面起著關鍵作用。Wellcome Trust Sanger研究所和法國尼斯癌癥與衰老研究所的科學家表明,高遺傳多樣性可以引發(fā)導致耐藥性的新突變。今天(10月17日)發(fā)表在“細胞報告”上的這項研究對我們對抗菌藥物和抗癌藥物抗藥性進展的理解具有重要意義。
世界衛(wèi)生組織將抗菌素耐藥性列為當今全球健康面臨的最大威脅之一。目前全球每年有700,000人死亡,其中歐盟25,000人和美國23,000人死于抗菌素耐藥性。如果沒有采取任何措施來解決這個問題,預計這些數(shù)字到2050年將增加到每年1000萬人。同樣,癌癥與全世界每年820萬人死亡有關,化療耐藥性是治療的主要限制因素。
以前的研究已經(jīng)將細菌感染或癌癥中的高遺傳多樣性與抗菌或化療藥物治療的患者的預后相關聯(lián)。本研究的研究人員使用芽殖酵母,創(chuàng)建了具有超過1000萬個不同隨機基因組的細胞群,以研究遺傳多樣性如何影響抗性。他們將這些植物進化為4周以上的抗菌藥物,然后研究敏感和抗性酵母細胞。
來自Wellcome Trust Sanger研究所和劍橋大學的第一作者Ignacio Vazquez-Garcia博士說:“我們發(fā)現(xiàn)細胞群體內(nèi)的多樣性程度 - 稱為克隆異質(zhì)性 - 在獲得抗菌素耐藥性方面發(fā)揮了重要作用。通過測序敏感和抗性細胞的基因組,我們發(fā)現(xiàn)一些細胞被預先適應或引發(fā),而其他細胞獲得新的突變以獲得抗性。
然后,通過跨越進化的菌株,研究人員能夠研究發(fā)展抗性所涉及的復雜進化過程。他們不僅能夠看到哪些突變導致了抗性 - 稱為驅(qū)動突變 - 而且還看到了背景突變?nèi)绾斡绊戇@些突變。
他們發(fā)現(xiàn)了兩種類型的驅(qū)動突變。具有弱驅(qū)動突變的細胞需要其他背景突變才能在抗菌藥物中生長良好,然而具有強烈驅(qū)動突變的細胞不論遺傳背景如何都會產(chǎn)生對藥物的抗性。
來自尼斯癌癥和衰老研究所的論文的高級作者Gianni Liti教授說:“我們能夠通過結(jié)合細胞群的基因組序列和追蹤酵母的生長特征來及時研究進化過程。我們發(fā)現(xiàn)遺傳背景對較弱的突變是否會產(chǎn)生抗藥性產(chǎn)生重大影響,在這些情況下,許多不同的細胞適應波動。然而,在任何遺傳背景下,具有強烈驅(qū)動突變的細胞都可以“跳躍” “并且勝過藥物中生長的其他細胞。”
來自赫爾辛基大學和Wellcome Trust Sanger研究所的資深作者Ville Mustonen教授說:“我們的研究有助于了解耐藥性的演變,不僅對酵母有影響,對細菌和癌癥也有影響。我們需要進行研究,以證明細菌感染或正在接受治療的腫瘤中的遺傳多樣性可以為抗藥性治療奠定基礎,并影響抗藥性的發(fā)展速度。“
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