| 免疫系統(tǒng)較弱的人經(jīng)常面臨感染的風(fēng)險(xiǎn)。銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一種常見的環(huán)境細(xì)菌，它可以在不同的身體部位(如肺部)定居，導(dǎo)致持續(xù)的慢性感染，這種感染可能持續(xù)一生，這在囊性纖維化患者中很常見。
但這種細(xì)菌有時(shí)會(huì)改變它們的行為，進(jìn)入血液，導(dǎo)致慢性局部感染變成急性感染，甚至可能致命。盡管在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)這種轉(zhuǎn)變進(jìn)行了數(shù)十年的研究，但這種轉(zhuǎn)變?nèi)绾我约盀槭裁磿?huì)發(fā)生在人類身上仍然未知。
然而，佐治亞理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)確定了慢性和急性銅綠假單胞菌感染之間轉(zhuǎn)變的主要機(jī)制。生物科學(xué)學(xué)院教授Marvin Whiteley和博士后研究員penbo Cao發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)的基因。通過測(cè)量人體組織樣本中的細(xì)菌基因表達(dá)，研究人員確定了這種轉(zhuǎn)變的生物標(biāo)志物。
他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上，可以為未來治療危及生命的急性感染提供信息。
根據(jù)Whiteley和Cao的說法，細(xì)菌和動(dòng)物一樣，是多才多藝的，并且根據(jù)環(huán)境的不同而表現(xiàn)不同。一個(gè)患有慢性感染的人可能有一天會(huì)好起來，但體內(nèi)環(huán)境的變化會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌改變它們的行為。這可能導(dǎo)致急性感染，并可能發(fā)展成需要立即治療的敗血癥。
Whiteley說:“多年來，人們一直在控制良好的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中研究這些細(xì)菌，盡管實(shí)驗(yàn)室是大多數(shù)微生物從未見過的地方。我們的研究采用了一種新穎的方法來直接觀察細(xì)菌在人類宿主中的行為。”
研究人員選擇觀察慢性細(xì)菌性肺部和傷口感染的人體組織樣本。利用基因測(cè)序技術(shù)，Whiteley和Cao測(cè)量了細(xì)菌中所有類型mRNA的水平。mRNA編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞中完成所有的工作，所以通過測(cè)量細(xì)菌的mRNA水平，人們可以推斷細(xì)菌的行為。
雖然銅綠假單胞菌大約有6000個(gè)基因，但Whiteley和Cao發(fā)現(xiàn)，在人體組織樣本中，一個(gè)被稱為PA1414的基因比其他數(shù)千個(gè)基因的總和表達(dá)得更高。由于PA1414 mRNA的含量如此之高，一開始，Cao和Whiteley認(rèn)為PA1414 mRNA的含量可能是一個(gè)人工產(chǎn)物——與測(cè)序方法相關(guān)的一個(gè)小故障。
Cao說:“這種特殊的基因在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中不太表達(dá)，所以看到這些水平是令人震驚的。”“在這一點(diǎn)上，基因的功能是未知的。”
研究人員還發(fā)現(xiàn)，低氧會(huì)導(dǎo)致該基因的高表達(dá)。這是細(xì)菌感染的一個(gè)共同環(huán)境特征，因?yàn)榧?xì)菌在慢性感染期間經(jīng)常遭遇缺氧。進(jìn)一步的測(cè)試表明，該基因還能調(diào)節(jié)低氧條件下的細(xì)菌呼吸。
有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種基因不是編碼蛋白質(zhì)，而是編碼一種小RNA，這種小RNA在細(xì)菌呼吸中起著至關(guān)重要的作用。他們將這種小RNA命名為SicX(sRNA inducer of chronic infection X)。
研究人員隨后在不同的動(dòng)物感染模型中測(cè)試了該基因的功能。他們觀察到，當(dāng)SicX不存在時(shí)，這種細(xì)菌很容易從慢性感染傳播到全身，導(dǎo)致全身感染。通過比較，研究人員確定該基因?qū)Υ龠M(jìn)慢性局部感染很重要。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在從慢性感染到急性感染的轉(zhuǎn)變過程中，SicX的表達(dá)會(huì)立即下降，這表明SicX可能是慢性感染到急性感染轉(zhuǎn)換的生物標(biāo)志物。
“換句話說，沒有小RNA，細(xì)菌就會(huì)變得焦躁不安，去尋找氧氣，因?yàn)樗鼈冃枰粑?，就像我們需要呼吸一樣，這種需求導(dǎo)致細(xì)菌進(jìn)入血液?，F(xiàn)在，我們知道氧氣水平能調(diào)節(jié)這種轉(zhuǎn)變。”
對(duì)感染何時(shí)可能進(jìn)入血液有一個(gè)更好的指示，將是治療模式的轉(zhuǎn)變。
Whiteley說:“如果你能預(yù)測(cè)什么時(shí)候會(huì)發(fā)生急性感染，病人就可以在家里進(jìn)行診斷測(cè)試，以確定他們是否以及何時(shí)需要接受治療——在感染危及生命之前。”
這項(xiàng)研究為長(zhǎng)期存在的關(guān)于慢性感染如何以及為什么會(huì)變成急性感染的問題提供了答案。研究人員的發(fā)現(xiàn)也為開發(fā)針對(duì)與銅綠假單胞菌感染相關(guān)的這種特定分子行為的治療方法提供了機(jī)會(huì)。
“慢性假單胞菌感染通常對(duì)一線抗生素具有高度耐藥性，通過靶向這種小RNA，我們可能會(huì)改變細(xì)菌的生活方式，使其更容易受到抗生素治療的影響，并實(shí)現(xiàn)對(duì)這些危險(xiǎn)感染的更大清除。”
文章標(biāo)題
Cao, P., Fleming, D., Moustafa, D.A., et al. A Pseudomonas aeruginosa small RNA regulates chronic and acute infection. Nature 618, 358–364 (2023).
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-6/20230615032110866.htm） | 
