Исследователи из Медицинской школы Университета Тафтса теперь определили определенные комбинации факторов, которые связаны с тем, почему отдельные микобактерии того же самого генетического фона могут по-другому ответить на антибиотики. Бактерии, которые были меньшими при рождении и, которые были вначале или конец их циклов клеточного деления, были самыми восприимчивыми к антибиотикам, в то время как большие клетки посреди клеточного цикла были самыми терпимыми. Результаты, изданные на Слушаниях Национальной академии наук 30 июня 2016, проливают свет на сложность антибиотической терпимости и могут улучшить будущий дизайн схем приема препаратов.
«Наше исследование показывает, что бактерии в населении, о котором мы думали как являющийся идентичным, на самом деле нет. Даже простые различия такой как, насколько большой они в корреляте рождения с различиями в том, как они отвечают на медикаментозное лечение», сказал главный автор исследования Бри Олдридж, доктор философии, доцент молекулярной биологии и микробиологии в Медицинской школе Университета Тафтса и дополнительный доцент биоинженерии в Школе Университета Тафтса Разработки. «Мы надеемся, что можем в конечном счете использовать это понимание, чтобы помочь спроектировать новые, рациональные сочетания лекарств, которые могут эффективнее лечить туберкулез и другие болезни, определенно предназначаясь для клеток, которые медленнее, чтобы ответить на антибиотики».Олдридж и ее команда, включая Кирилла Ричардсона, M.S., лаборант-исследователь в лаборатории Олдриджа, основывал их исследование микобактерии smegmatis, быстрорастущего, непатогенного родственника туберкулеза M. Исследователи смогли проанализировать ответы отдельных бактерий к рифампицину, основной пограничный антибиотик раньше лечил туберкулез.
Это было достигнуто с помощью микроскопии живой клетки, микрожидкой и инструменты отображения и математические модели.Идентичный, но не то же самоеВ предыдущем исследовании Олдридж и ее коллеги продемонстрировали, что микобактерии делятся асимметрично – несмотря на то, чтобы быть генетически идентичным, одна из этих двух дочерних клеток будет обычно дольше и быстрее расти, чем его близнец.
В текущем исследовании команда нашла, что эти более длинные бактерии были меньше всего затронуты рифампицином. Бактерии, которые унаследовали зрелый полюс роста, клеточная структура, где рост происходит, от его камеры матери были также медленнее, чтобы ответить на антибиотик.Исследователи нашли, что, рассчитывая – определенно, фаза цикла клеточного деления, что бактерии были в, когда выставлено антибиотику – имела значительный эффект на восприимчивость.
Рифампицин восприимчивые бактерии был маленьким и вначале стадии их клеточных циклов или больше и в терминальных стадиях их клеточных циклов. Бактерии посреди их клеточного цикла были меньше всего затронуты антибиотиком.«Просто наблюдая, что клетки растут, мы смогли характеризовать несколько различий между бактериями, которые убиты быстро и те, которые медленно отвечают на антибиотики», сказал Олдридж, который служит способностью в Иммунологии и Молекулярных программах Микробиологии в Школе Sackler Выпускника Биомедицинские Науки в Пучках. «Мы надеемся усовершенствовать эти многовариантные описания так, чтобы мы могли ожидать циклические изменения восприимчивости препарата в микобактериях, и в конечном счете использовать их, чтобы сократить долгий и трудный курс лечения для туберкулеза».Дополнительные авторы исследования – Оуэн Т. Беннайон, B.S., научный сотрудник в лаборатории Олдриджа, Мурат Кокол, доктор философии, адъюнкт-профессор в Университете Sabanci, Стамбул, и приглашенный ученый из Медицинской школы Университета Тафтса, Шумин Тан, доктор философии, доцент молекулярной биологии и микробиологии в Медицинской школе Университета Тафтса и члене Молекулярного факультета программы Микробиологии в Школе Sackler, и Анхе Хоэнге, докторе философии, Центральной больницы Массачусетса.
Исследование было поддержано Научным сотрудничеством Фонда Альфреда П. Слоана, Национальными Институтами Здоровья (NIH) Новая Премия Новатора директора (LM011952-01), Лаборатория Гарварда Центра Фармакологии Систем (GM107618, Национальный Институт Общих Медицинских наук NIH), Национальный Институт Аллергии и Инфекционного заболевания NIH (AI114952), и турецкая Академия наук Товарищество GEBIP и TUBITAK 115S934 Грант. Работа для создания из микрожидких устройств в Информационном центре BioMEMS была поддержана Национальным Институтом Биомедицинского Отображения и Биоинженерией NIH (5P41EB002503-12).