تخمین زده می شود که سل ، کشنده ترین بیماری عفونی جهان ، هر سال حدود ۱۰ میلیون نفر را آلوده کرده و سالانه بیش از ۱ میلیون نفر را می کشد. پس از نصب در ریه ها ، دیواره سلولی ضخیم باکتری ها به مبارزه با سیستم ایمنی میزبان کمک می کند.
بیشتر این دیواره سلولی از مولکول های قند پیچیده ای ساخته شده است که به گلیکان معروف است ، اما به خوبی درک نمی شود که چگونه این گلیکان ها به دفاع از باکتری ها کمک می کنند. یکی از دلایل این امر این است که هیچ راهی آسان برای برچسب زدن آنها در سلول ها وجود ندارد.
شیمیدانان MIT اکنون بر این مانع غلبه کرده اند و نشان می دهند که می توانند با استفاده از یک مولکول آلی که با قندهای گوگرد خاص واکنش نشان می دهند ، گلیکان به نام مانام را برچسب گذاری کنند. این قندها فقط در سه گونه باکتریایی یافت می شوند که رایج ترین و رایج ترین آنها است. مایکوباکتریوم توبرکلوزیسمیکروبی که باعث سل می شود.
محققان پس از برچسب زدن گلیکان ، قادر به تجسم مکان در دیواره سلولی باکتریایی بودند و آنچه را که در چند روز اول عفونت سل از سلولهای ایمنی میزبان اتفاق افتاد ، بررسی کردند.
محققان اکنون امیدوارند از این روش برای ایجاد تشخیصی استفاده کنند که می تواند گلیکان های مرتبط با سل در کشت یا نمونه ادرار را تشخیص دهد ، که قادر به ارائه جایگزین ارزان تر و سریعتر برای تشخیص های موجود خواهد بود. قفسه سینه X -ray و تشخیص مولکولی بسیار دقیق است ، اما همیشه در کشورهای در حال توسعه با میزان سل زیاد وجود ندارد. در این کشورها ، سل معمولاً از نمونه ای از خلط به کشت میکروب تشخیص داده می شود ، اما این آزمایش نسبت منفی نادرست بالایی دارد و برخی از بیماران ممکن است تهیه نمونه خلط دشوار باشند. این آزمایش همچنین تشخیص رشد باکتری ها را به تأخیر می اندازد.
وی گفت: “گزینه های تشخیصی خوبی وجود ندارد و برخی از جمعیت بیمار وجود دارد ، از جمله کودکانی که در ارائه نمونه هایی که می توانند مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند ، مشکل دارند.
دانشجوی فارغ التحصیل MIT استفانی Smelegiesky نویسنده اصلی روزنامه است. در این هفته ظاهر می شود آکادمی ملی علومبشر Chi-Wang MA ، یک MIT Postdoc ، یکی دیگر از نویسندگان است. دکتری ویکتوریا ماراندو ’۲۳ ؛ گرگوری بابونوویچ ، هاروارد TH چان دانشکده بهداشت عمومی پس از مدرسه مدرسه ؛ دانشجوی فارغ التحصیل MIT جوان لی ؛ و برایان برایسون ، استادیار مهندسی بیولوژیکی در MIT.
برچسب زدن گلیکان
گلیکان در سطوح اکثر سلول ها یافت می شود ، جایی که عملکردهای مهم مانند واسطه ارتباط بین سلول ها را انجام می دهند. در باکتریها ، گلیکان به میکروب ها کمک می کند تا سلولهای میزبان را وارد کنند و در برخی موارد مشاهده می شود که آنها با سیستم ایمنی میزبان ارتباط برقرار می کنند که از پاسخ ایمنی جلوگیری می کند.
“مایکوباکتریوم توبرکلوزیس S Smelegiansky می گوید ، در مقایسه با سایر باکتری ها ، یک پاکت سلولی واقعاً مفصل دارد و ساختار غنی از گلیکان های مختلف است. معمولاً چیزی که مورد استقبال قرار نمی گیرد این است که این گلیکان ها نیز می توانند با سلولهای میزبان ما ارتباط برقرار کنند. هنگامی که سلولهای ایمنی ما این گلیکان ها را تشخیص می دهند ، به جای ارسال سیگنال خطر ، پیام مخالف نمی تواند خطری را ارسال کند. “
برچسب زدن گلیکان ها با انواع پروب ها دشوار است ، زیرا برخلاف پروتئین ها یا DNA ، توالی هدفمند یا واکنشهای شیمیایی ندارد. و بر خلاف پروتئین ها ، آنها از نظر ژنتیکی کدگذاری نشده اند ، بنابراین سلول ها نمی توانند از نظر ژنتیکی برای تولید قندهایی با برچسب های فلورسنت مانند پروتئین فلورسنت سبز طراحی شوند.
یکی از گلیکان های کلیدی M. سلاین ماده حاوی یک قند نادر ، معروف به Manlam ، معروف به MTX است که غیرمعمول است زیرا دارای یک اتم گوگرد با ساندویچ بین دو اتم کربن است. این گروه شیمیایی فرصتی برای استفاده از یک برچسب مولکولی کوچک که برای برچسب زدن Metionin ، یک اسید آمینه که حاوی اسید آمینه است ، استفاده می کند.
محققان نشان داده اند که می توانند از این برچسب معروف به Okaziridine برای برچسب زدن Manlam استفاده کنند. M. سلبشر محققان اگزازیرید را به یک پروب فلورسنت و آن گره زدند M. سلاین برچسب در لایه بیرونی دیواره سلولی ظاهر شد. وقتی محققان برچسب را فاش می کنند مایکوباکتریوم Smegmatisآنها یک باکتری مربوطه ، سیگنال فلورسنت را که باعث ایجاد بیماری نمی شود و قند MTX ندارند ، ندیدند.
S Smekyansky گفت: “این اولین رویکردی است که واقعاً به ما امکان می دهد یک گلیکان را تجسم کنیم.
تشخیص بهتر
محققان نیز پس از برچسب زدن منلام M. سل سلولها می توانند سلولها را هنگامی که سلولهای ایمنی آلوده به نام ماکروفاژها کنترل می کنند ، کنترل کنند. برخی از محققان سل فرض کردند که سلولهای باکتریایی یک بار در یک سلول میزبان قرار می گیرند و این گلیکان های آزاد با سیستم ایمنی میزبان در تعامل هستند. با این حال ، تیم MIT دریافت که گلیسین حداقل برای چند روز اول عفونت روی دیواره های سلول باکتریایی باقی می ماند.
S Smenyansky می گوید: “دیواره های سلولی باکتری ها هنوز به خودشان بستگی دارند. بنابراین ممکن است مقداری گلیکان آزاد شود ، اما اکثریت روی سطح سلول باکتریایی که قبلاً هرگز نشان داده نشده است ، نگه داشته می شوند.
محققان اکنون قصد دارند از این روش برای بررسی آنچه در مورد باکتری ها به دنبال آنتی بیوتیک های مختلف یا ماکروفاژها اتفاق می افتد ، استفاده کنند. همچنین می توان از آن برای کار با جزئیات بیشتر نحوه ترکیب دیواره سلول باکتریایی استفاده کرد و چگونه MANAM به باکتری ها کمک می کند تا وارد ماکروفاژها و سلولهای دیگر شوند.
وی گفت: “داشتن یک دسته برای ردیابی باکتریها بسیار ارزشمند است ، و Kiessling می گوید که به شما امکان می دهد فرآیندها را در هر دو سلول و مدل های حیوانات تجسم کنید ، که قبلاً نامرئی هستند.
وی همچنین امیدوار است از این روش برای ایجاد تشخیص جدید برای سل استفاده کند. در حال حاضر ، در یک مثال ادرار ، یک تشخیص وجود دارد که از آنتی بادی ها برای شناسایی مانام استفاده می کند. با این حال ، این آزمایش در بیماران مبتلا به موارد سل بسیار فعال ، به ویژه در بیماران مبتلا به سرکوب سیستم ایمنی به دلیل HIV یا شرایط دیگر ، به خوبی کار می کند.
تیم MIT امیدوار است آزمایش حساس تری داشته باشد که بتواند مانام را در ادرار تشخیص دهد ، حتی اگر فقط مقادیر کمی وجود داشته باشد ، از سنسورهای مولکولی کوچک به جای آنتی بادی استفاده می کنند.
وی گفت: “این یک رویکرد زیبا برای برچسب زدن به سطح مایکوباکتری ها به صورت انتخابی است ، که نظارت واقعی پویایی دیواره سلولی را در خانواده مهم باکتریایی فراهم می کند. چنین تحقیقاتی ، بیماری مایکوباکتریایی ، مایکوباکتریها ، توبولوز از توسعه استراتژی های جدید برای جلوگیری و درمان استراتژی های جدید مطلع می شود. سینا ، تایپه تایوان ، که در این تحقیق گنجانده نشده است.
این تحقیق توسط انستیتوی ملی بیماری های عفونی و عفونی ، مؤسسات ملی بهداشت ، بنیاد ملی علوم و بورس تحصیلی Croucher تأمین شد.