سل در ریه ها زندگی و توسعه می یابد. هنگامی که باکتری هایی که باعث ایجاد بیماری می شوند در هوا سرفه می شوند ، با تغییرات جدی در pH و شیمی اطراف ، به یک محیط نسبتاً خصمانه منتقل می شوند. این مهم است که چگونه این باکتری ها در سفر خود در هوا زنده می مانند ، اما در مورد چگونگی محافظت از خود هنگام حرکت از یک میزبان به دیگری ، بسیار اندک شناخته شده است.
اکنون محققان و همکاران MIT خانواده ای از ژن را کشف کردند که برای زنده ماندن لازم بود ، به ویژه هنگامی که در معرض هوای بیماری زا قرار گرفتند ، و احتمالاً از باکتریها در طول پرواز محافظت می کردند.
تصور می شد بسیاری از این ژن ها قبلاً غیر ضروری هستند ، زیرا باکتری ها هیچ تاثیری در نقش ایجاد بیماری هنگام تزریق میزبان ندارند. مطالعه جدید نشان می دهد که این ژن ها به جای تکثیر برای انتقال واقعاً ضروری هستند.
لیدیا بوروبیبا ، استاد دینامیک سیال آزمایشگاه آلودگی بیماری ، مهندسی عمران و محیط زیست و مهندسی مکانیک و استادیار دانشکده هسته ، می گوید: “از نظر چگونگی زنده ماندن یک پاتوژن در هوا ، یک نقطه کور در برابر هوا وجود دارد.” اکنون ، از طریق این ژن ها ، ما از ابزارهای مورد استفاده خود استفاده می کنیم.
نتایج تیم ، دیدن در این هفته آکادمی ملی علومسل که به طور همزمان عفونت را درمان می کند و از آلودگی جلوگیری می کند می تواند اهداف جدیدی را برای درمان ها فراهم کند.
کارل ناتان ، رئیس میکروبیولوژی پزشکی ویل کرنل ، استاد میکروبیولوژی و ایمونولوژی و Ra Rees Pritchett ، گفت:
Nathan and Bourouiba ، نویسندگان مشترک و لولا و شبکه های بهداشتی ، MIT و Bourouiba: نویسنده مشترک Postdoc Xiaoyi Hu ، Doc-Post Doc Eric Shen و دانش آموزان رابین ژان و لوک ژورس نویسندگان مشترک هستند. این مطالعه همچنین شامل کارمندان متداول دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو ، دانشگاه راکفلر ، هاکفلر ، دانشگاه هاکفلر ، سن دیگو است.
دیدگاه اختلال نگار
سل ، مایکوباکتریوم توبرکلوزیسیک باکتری متداول ترین تحت تأثیر فردی است که بر ریه ها تأثیر می گذارد و معمولاً توسط قطرات منتقل می شود که در آن فرد معمولاً از طریق سرفه یا عطسه وارد هوا می شود. سل تنها علت اصلی مرگ و میر ناشی از عفونت است ، به جز پاندم بزرگ جهانی ناشی از ویروس ها.
ناتان گفت: “در ۱۰۰ سال گذشته ، ما آنفلوانزا در سال ۱۹۱۸ ، اپیدمی HIV AIDS 1981 و SAR COV2 PANDE 2019 دریافت کرده ایم.” هر یک از این ویروس ها تعداد زیادی از مردم را کشتند. و همانطور که ما حل و فصل کردیم ، در یک “همه گیری دائمی سل” ماندیم. “
بیشتر تحقیقات مربوط به سل در پاتوفیزیولوژی متمرکز شده است – مکانیسم هایی که در آن باکتری ها یک میزبان را به دست می گیرند و آلوده می شوند – و راه هایی برای تشخیص و درمان بیماری. ناتان و بوروبیبا برای کار جدید خود بر آلودگی سل از منظر باکتری ها تمرکز کردند تا بررسی کنند که وی می تواند به کدام دفاع متکی باشد تا به او کمک کند تا از شر انتقال هوایی خلاص شود.
وی گفت: “این اولین تلاش برای بررسی ارگانیسم از منظر هوا است ، از نظر ارگانیسم در سطح محافظت از این تغییرات ناگهانی و شرایط بیوفیزیکی بسیار سخت ، بورو ، بوروبیبا ، بوروبیبا ، بوروبیبا.
دفاع بحرانی
در MIT ، Bourouiba فیزیک مایعات و روشهای پخش ذرات و عوامل بیماری زا دینامیک قطرات را بررسی می کند. ناتان ، که سل را مورد مطالعه قرار داد ، و باکتری ها با ژنهایی که در طول چرخه زندگی به او اعتماد داشتند ، کار می کردند.
به منظور پرداختن به چگونگی زنده ماندن سل در هوا ، این تیم با هدف تقلید از شرایط باکتری ها در هنگام انتقال. محققان ابتدا سعی کردند یک مایع مشابه در ویسکوزیته و اندازه قطرات ایجاد کنند که یک بیمار سرفه یا عطسه به هوا می خورد. Bourouiba می گوید که بیشتر مطالعات تجربی در مورد سل در گذشته بر اساس محلول مایع است که توسط دانشمندان برای بزرگنمایی باکتری ها استفاده می شود. با این حال ، این تیم دریافت که این مایع دارای ترکیب شیمیایی بسیار متفاوتی از بیماران سل است که به داخل هوا سرفه می کنند و مایع عطسه می کنند.
علاوه بر این ، Bourouiba اظهار می دارد که این مایع ، که به طور گسترده توسط بیماران سل نمونه برداری می شود ، بر اساس اسپال زدن یک بیمار برای آزمایش تشخیصی است. “مایع همان چیزی است که بیشتر دنیای Gooey و دنیای سل قصد دارد نمایندگان بدن را نمایندگی کند ، یا او می گوید.
این تیم از طریق تحصیلات خود با فیزیک مایع و قطره ای بوروبیبا ، ویسکوزیته واقع گرایانه تر از زمین های ریز حامل سل را که از هوا و توزیع ابعاد منتقل می شود ، تعیین کرد. این تیم همچنین ترکیبات قطرات را بر اساس تجزیه و تحلیل نمونه های بیمار از بافت های ریه آلوده مشخص می کند. آنها سپس یک مایع واقع بینانه تر با ترکیب شبیه به بازدم ، با ویسکوزیته ، تنش سطح و اندازه قطرات ایجاد کردند.
بعداً ، محققان مخلوط های سیال مختلفی را روی صفحات قطرات کوچک فردی گذاشتند و نحوه تبخیر و ترک ساختار داخلی را اندازه گیری کردند. آنها مشاهده کردند که مایعات جدید تمایل به محافظت از باکتری ها در مرکز قطرات دارند زیرا قطرات در مقایسه با مایعات سنتی که تمایل به افشای بیشتر باکتری ها دارند ، تبخیر می شوند. مایع واقع بینانه تر قادر به نگه داشتن آب بیشتر بود.
علاوه بر این ، این تیم با باکتری های حاوی ژنهایی با تخریب های مختلف واکسینه می شود تا ببیند عدم وجود برخی از ژن ها می تواند بر بقای باکتری ها تأثیر بگذارد.
به این ترتیب ، این تیم فعالیت بیش از ۴۰۰۰ ژن سل را ارزیابی کرده و خانواده ای از صدها ژن را کشف کرده است که به نظر می رسد به عنوان باکتری هایی که با شرایط موجود در هوا سازگار هستند. بسیاری از این ژن ها مربوط به ترمیم آسیب به پروتئین های اکسیده شده مانند پروتئین های در معرض هوا هستند. سایر ژنهای فعال در حال از بین بردن پروتئین های آسیب دیده فراتر از ترمیم هستند.
ناتان می گوید: “آنچه ما از آن به دست آمد ، لیست بسیار طولانی از نامزدها بود.” صدها ژن که ممکن است در مرحله انتقال به شدت در بقای سل دخیل باشند ، نسبت به سایرین برجسته تر هستند. “
این تیم اذعان می کند که انتقال بیوفیزیکی باکتری های آزمایش ها یک آنالوگ کامل نیست. در واقعیت ، سل به قطرات پرواز در هوا منتقل می شود و در راه تبخیر می شود. برای انجام تجزیه و تحلیل ژنتیکی ، تیم مجبور شد با قطرات نشسته روی یک بشقاب کار کند. تحت این محدودیت ها ، آنها انتقال قطرات را به بهترین وجه تبدیل کردند و صفحات را در یک اتاق بسیار خشک قرار دادند تا تبخیر قطرات را تسریع کنند ، مشابه این واقعیت که آنها در پرواز زندگی می کنند.
در آینده ، محققان شروع به امتحان کردن سیستم عامل هایی کرده اند که به آنها امکان می دهد قطرات پرواز را تحت شرایط مختلف بررسی کنند. آنها قصد دارند در آزمایشات واقع بینانه تر روی خانواده جدید ژن تمرکز کنند تا تأیید کنند که آیا ژن ها واقعاً محافظ هستند یا خیر. مایکوباکتریوم توبرکلوزیس همانطور که در هوا منتقل می شود ، راه را برای تضعیف دفاع های خود در هوا باز می کند.
ناتان می گوید: “انتظار برای یافتن شخصی مبتلا به سل ، سپس درمان و بهبود آنها روشی کاملاً ناکارآمد برای متوقف کردن پاند من است. بنابراین ما باید انتقال آنها را قطع کنیم. و اگر چیزی در مورد این روند نمی دانید ، چگونه این کار را انجام می دهید؟ اکنون ما ایده هایی داریم. “
این مطالعه تا حدودی توسط مؤسسات ملی بهداشت ، ابی و هوارد پی. میلشتین برنامه زیست شناسی شیمیایی و ترجمه پزشکی و بنیاد یادبود پوتس ، مرکز تجزیه و تحلیل و تخمین بنیاد ملی (APPEX) پشتیبانی شده است.جدید Inditex ، موسسه تحقیقاتی مترجم ناسا و دستگاه های آنالوگ ، شرکت