Gentest av bakterier kan brukes til å stanse epidemier

Ved å studere kjøttetende bakterier har forskerne oppdaget hvordan epidemier oppstår.

Fra vondt i halsen til kjøttetende sykdommer

Gruppe A-streptokokker omfatter mange typer bakterier som kan utvikle seg til å bli farlige for mennesker.

De er skyld i en lang rekke infeksjoner, med den såkalte kjøttetende sykdommen nekrotiserende fasciitt som den mest ekstreme. Det er en sjelden bakteriell infeksjon som kan ødelegge hud og underliggende vev. Infeksjonen oppstår når gruppe A-streptokokker angriper cellene.

I første omgang er det viktig å gi antibiotika, og i de fleste tilfellene er det behov for å fjerne det betente vevet. Noen ganger blir det nødvendig å amputere armer eller bein. Det er helt avgjørende at behandlingen starter raskt – ellers kan være livstruende.

I den andre enden av skalaen finner man mange forskjellige typer infeksjoner, blant annet halsbetennelse, bihulebetennelse og ørebetennelse. Infeksjonene er en del av den nåværende globale epidemien, der mange kan utvikle seg til alvorlige tilfeller.

Gruppe A-streptokokker forekommer normalt på huden og i svelget hos mange mennesker uten å forårsake noen skade.

Forskerne har sekvensert genomet for nesten 5000 bakterier som kalles gruppe A-streptokokker (GASS). Disse bakteriene er ansvarlige for 600 millioner infeksjoner verden over og kan i verste fall føre til en alvorlig «kjøttetende» sykdom.

Forskerne har identifisert gener der mutasjoner fører til at bakteriene produserer bestemte proteiner som gjør at de kan spre seg raskt og gjøre stor skade.

Forskerne visste ikke hva som utløste de endringer som førte til epidemiene. De visste heller ikke hvordan visse typer bakterier – som gruppe A-streptokokker – ble så farlige.

– Vi kan nå identifisere to genetiske endringer som øker produksjonen av visse proteiner som gjør at bakteriene sprer seg over hele verden som en epidemi, forteller professor Karl Kristinsson, leder av klinisk mikrobiologisk avdeling ved Islands Universitet.

Forskerne tror det nå blir mulig å lage tester som raskt kan identifisere farlige bakterier og stanse spredning før det blir en epidemi.

I flere tiår har vitenskapsfolk undret seg over hvordan visse bakteriestammer sprer seg så raskt. I den nye studien – utgitt i tidsskriftet Journal of Clinical Investigations – har forskerne sekvensert to typer av bakterien, M1 og M89.

– Vi lette etter genetiske endringer som bidro til epidemier, forteller James Musser, som er den ledende forskeren av undersøkelsen. Han er professor i patologi og genomisk medisin ved Houston Methodist i USA, og forteller om forskningen i en video som ledsager den nye studien.

– Vi sekvenserte genomene til tusenvis av bakteriestammer. Det vil si at vi identifiserte hvert eneste basepar for disse bakteriene. Det viste seg at bestemte endringer i genene bidrar til epidemiene, forklarer Musser.

Forskerne har sekvensert genomet for nesten 5000 bakterier som kalles gruppe A-streptokokker og identifisert endringene som har ført til produksjon av to spesielt toksiske proteiner.  (Illustrasjonsfoto: Microstock)
Forskerne har sekvensert genomet for nesten 5000 bakterier som kalles gruppe A-streptokokker og identifisert endringene som har ført til produksjon av to spesielt toksiske proteiner. (Illustrasjonsfoto: Microstock)

Forskerne fant endringer i et området i genene som regulerer produksjonen av to proteiner: NAD+glykohydrolase og streptolysin O. Disse endringene gjør at bakteriene spres som en epidemi.

Internasjonalt samarbeid

Den nye studien utdyper tidligere forskning – utgitt i tidsskriftet PNAS i 2014 – hvor det samme forskergruppen sekvenserte hele genomet til 3600 stammer av streptokokk-bakterien M1.

– Alt sammen startet for noen år siden som et samarbeid mellom Mussers team og andre grupper i USA, Finland, Island, Danmark, Sverige og Canada, forteller Janna Vuopio, professor i bakteriologi ved universitetet i Turku og medforfatter på begge artiklene.

– I undersøkelsen fra 2014 så vi på en type stamme – M1 – som begynte å utvikle seg på 1980-tallet. Det var på den tiden sykdommen spredte seg over hele verden som en epidemi, forklarer hun.

Forskerne identifiserte visse genetiske endringer som hadde produsert de to spesielt farlige toksinene. De mente at endringene fant sted omkring 1983 – like før den globale M1-epidemien.

Men de visste fortsatt ikke akkurat hvilken mekanisme som hadde utløst dette. De utførte nye eksperimenter og analyser av endringen.

– Dessuten så vi på en annen GAS-stamme, M89, som også sprer seg, blant andre Finland og USA, forteller Vuopio.

– Vi gjentok den samme analysen av genomet for en lang rekke av de nye M89-stammene. Vi fant nøyaktig de samme genetiske mekanismene, forklarer hun.

Skal stoppe epidemiene

Ifølge forskerne som står bak studien, er det mulig å raskt identifisere de farlige bakteriene. De tror det vil kunne bidra til å stoppe epidemiene, eller i det minste dempe spredningen, forteller Karl Kristinsson.

– Nå burde det gå ganske raskt å utvikle disse testene. For eksempel vil det være mulig å designe DNA-tester som kan brukes på vanlige legekontorer. Det er også mulig at det kan bli et kommersielt produkt, avslutter Kristinsson.

Referanser:

Luchang Zhu m.fl: A molecular trigger for intercontinental epidemics of group A StreptococcusThe Journal of Clinical Investigation, 2015. DOI: 10.1172/JCI82478.

Nasser W m.fl.: Evolutionary pathway to increased virulence and epidemic group A Streptococcus disease derived from 3,615 genome sequences. PubMed, 2014. DOI: 10.1073/pnas.1403138111. Sammendrag.

Denne artikkelen er opprinnelig publisert hos ScienceNordic.

Oversatt av Stephanie Lammers-Clark og Lars Nygaard

Powered by Labrador CMS