研究人员研究细菌免疫以了解传染病

患有囊性纤维化的患者通常被铜绿假单胞菌感染，铜绿假单胞菌是一种感染肺部并阻止呼吸的细菌，通常会导致死亡。铜绿假单胞菌本身也可以被病毒感染，这可以影响囊性纤维化患者的临床结果。“就像人类被细菌感染一样，细菌也会被病毒感染，”雷切尔·惠特克说，他是微生物学教授，也是该大学Carl R. Woese基因组生物学研究所的一个健康研究主题感染基因组学的领导者。伊利诺伊州厄巴纳 - 香槟分校。“这是一套嵌套的，分层的生态系统和感染的相互作用。”

惠特克和她的研究生，惠特尼英格兰和泰德金，有想法使用铜绿假单胞菌作为一种“模型系统”来理解细菌与病毒的相互作用如何影响人类健康。他们的研究结果发表在mSystems上，可以深入了解这种细菌的多样性和免疫系统。

科学家认为铜绿假单胞菌可能来自环境。最严重的细菌感染发生在医院。“有很多努力可以防止儿童(囊性纤维化)感染，但最初的感染几乎总会发生，”惠特克说。“你得到的压力是你一生中几乎没有的压力。”

患者感染的特定菌株会影响他们的治疗。一些菌株对抗生素具有抗性，而另一些菌株含有使感染恶化的基因。“这些菌株之间的一个巨大差异是细菌是否被病毒感染，”惠特克说。

细菌的免疫系统称为CRISPR / Cas系统，可以防止它们被病毒感染。研究人员在丹麦哥本哈根一家诊所的一组囊性纤维化患者中分析了铜绿假单胞菌内的这种免疫系统，他们发现细菌免疫谱不同。“ 哥本哈根的细菌种群看起来像全球多样性，”惠特克说。“在一个人中，它不是多样化的，但在这个社区内，在这一家医院内，它是。”

从那里，他们想看看他们是否能够确定哪些病毒有可能感染那些细菌。他们将细菌种群与已知的铜绿假单胞菌病毒进行了比较，发现一些病毒被细菌的免疫系统高度靶向，而其他病毒则没有。

“这有点令人惊讶，因为你会认为可能会有一种病毒或某些东西成为免疫力的焦点，”惠特克说。“但真正存在多种病毒的多样化免疫特征。”

惠特克说，这些知识可以用来瞄准 - 或至少要谨慎 - 某些可能侵入特定医院细菌群的病毒。

“它有助于社区医学思想......我们可以预测这种流行病会如何在这种细菌群体中传播吗?” 她说。“这些数据可以用来做到这一点。”

目前，在科学家们弄清楚这些病毒来自何处之前，这项研究更多地处于预测阶段。

“在我们知道这一点之前，很难设计出一种阻止传播的策略，”惠特克说。“在我们真正设计出防止这种传播的策略之前，我们还需要其他一些难题。这是第一步。”

然而，科学家并不总是希望保护铜绿假单胞菌免受潜在病毒的侵害。在这种情况下，病毒通过杀死致命细菌来帮助囊性纤维化患者。

囊性纤维化患者通常会使用噬菌体疗法，其使用病毒杀死细菌，靶向铜绿假单胞菌，铜绿假单胞菌具有一些对抗生素有抗性的菌株。了解细菌群体的免疫特征可能有助于改善这种疗法。

“下一步是试图找出病毒来自何处以及它们如何传播，以及我们是否可以在噬菌体治疗中使用它们，”惠特克说。

在更大范围内，这项研究为研究细菌感染的其他研究人员奠定了基础，无论他们是在寻求阻止抗生素耐药还是预防流行病。

“它正在利用免疫的基本进化原理来理解传染病，”惠特克说。

这是IGOH主题的目标之一，它将进化和生态学原理应用于感染的动态 - 无论是好的还是坏的感染。

“我们并不真的想在这种情况下预防流行病 - 我们希望促进杀死细菌的病毒的流行，”惠特克说。“我认为这是朝这个方向迈出的一大步。”