Anthrax Anfälligkeit ist individuell

Anfälligkeit für Anthrax-Toxin ist eine vererbbare Eigenschaft, die enorm zwischen den Individuen variieren können , entsprechend einer neuen Studie von Forschern an der Stanford University School of Medicine.

Unter 234 Personen untersucht wurden die Zellen von drei Menschen praktisch unempfindlich gegenüber dem Toxin , während die Zellen von einigen Menschen waren mehrere hundert Mal empfindlicher als die der anderen. Die Ergebnisse können erhebliche Auswirkungen auf die nationale Sicherheit haben , als Menschen bekannt zu sein, beständig gegen Milzbrand Exposition könnte wirksame First-Line- Responder in Krisenzeiten sein .

Die Forschung zeigt auch die Tatsache, dass viele tödliche Krankheitserreger , einschließlich HIV . Malaria , Lepra und Hepatitis , Verlassen sich auf Wechselwirkungen mit Wirtsgene zu infizieren und replizieren innerhalb menschlicher Zellen . Vererbte Unterschiede in der Höhe der Expression dieser Gene kann zu großen Schwankungen der relativen Empfindlichkeit verschiedener Individuen gegen den Erreger führen .

Die Studie wurde online veröffentlicht 6. Februar in der Proceedings of the National Academy of Sciences. Der leitende Autor des Berichts ist Professor für Genetik Stanley N. Cohen , MD, die Kwoh - Ting Li Professor an der School of Medicine. Postdoc-Stipendiat Mikhail Martchenko , PhD, ist der erste Autor . Die Zusammenarbeit bei der Analyse der Daten waren Associate Professor für Genetik Hua Tang , PhD, und wissenschaftliche Mitarbeiterin Sophie Candille , PhD. Die Studie wurde von der Defense Threat Reduction Agency des US-Verteidigungsministerium finanziert.

"Jeder Erreger hat seine eigene Virulenz Strategie", sagte Stanford-Professor für Mikrobiologie und Immunologie und der Medizin David Relman , MD, der Vorsitzende des Institute of Medicine Forum auf mikrobielle Bedrohungen und Mitglied des US Department of Health and Human Dienstes National Science Beirat für biologische Sicherheit , die nicht an der Studie beteiligt war . "Wir haben bereits , dass eine Infektion wusste, mit den gleichen Organismen in verschiedenen Menschen unterschiedliche Ergebnisse haben . Aber bis jetzt ist es sehr schwierig zu bestimmen, ob diese Variabilität durch genetische oder Umweltfaktoren war . Ist einer der wenigen Studien, die erfolgreich identifiziert hat ein Dieses Host - Genetik -basierte molekulare Ursache dieser Variabilität . "

Relman ist auch der Chef von Infektionskrankheiten an der Veterans Affairs Palo Alto Gesundheitssystem , und der designierte Präsident der Infectious Diseases Society of America . Darüber hinaus war er der stellvertretende Vorsitzende der Nationalen Akademie der Wissenschaften Ausschuss im Jahr 2008 mit der Überprüfung der wissenschaftlichen Ansätze in der FBI-Untersuchung der Anthrax-Anschläge 2001 verwendet belastet.

"Dieses Papier ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Mechanismen der Wirts Anfälligkeit für Milzbrand ", sagte Alan Rudolph , PhD, Direktor des chemischen und biologischen Technologies Direktion an der Defense Threat Reduction Agency. " Wir unterstützen herausragende Wissenschaft in diesem Bereich verpflichtet und wird Möglichkeiten zur Schlüssel Entdeckungen zu übersetzen , wie dies in nützliche Anwendungen in der Diagnostik und medizinische Gegenmaßnahmen für eine verstärkte Bereitschaft für das Verteidigungsministerium und die globale Gesundheitssicherheit zu suchen. "

In der neuen Studie, Cohen und seine Mitarbeiter herausgefunden, daß Änderung in der Höhe der Expression eines Gens, das ein Zelloberflächen- Protein namens CMG2 erzeugt beeinflusst den Erfolg der Anthraxtoxin gewinnen Eintritt in menschlichen Zellen. Die Untersuchungen zeigen, dass analoge Effekte können bei Menschen zu Milzbrandbakterien ausgesetzt auftreten . Die Autoren schlagen vor , dass die Untersuchungsansatzverwendet werden, können sie breit anwendbar für das Lernen über individuelle Anfälligkeit für verschiedene Krankheitserreger im menschlichen Populationen sein .

Cohens Labor studiert seit Wirtsgen Ausbeutung durch Erreger über mehrere Jahre ; sie solche Gene " zellulärer Gene durch Krankheitserreger ausgenutzt ", oder CGEPs bezeichnet habe . Sie haben erkannt und kategorisiert CGEPs in einem elektronischen Register. Dieser Registrierungs erleichtert die Zusammenhänge zwischen Veränderungen in bestimmten Genen und einem Pathogen Virulenz zu identifizieren. Anstatt nach blind durch den Genomen von vielen Individuen ( ein Ansatz als genomweite Assoziationsstudie genannt) für Vereine können die Forscher statt zu Hause in auf und suchen nach Veränderungen in der viel kleinere Anzahl von Wirtsgenen bereits bekannt , eine Rolle zu spielen in Infektion. Die Registrierung ist auch mögliche Ziele für Medikamente zur Vorbeugung oder Behandlung von Infektionen durch Unterbrechung der Nutzung der Host- Gene von Krankheitserregern.

Anthrax Erkrankung durch Infektion mit den Anthrax Bakterien. Sporen von Bakterien existieren natürlich in der Umwelt . Wenn sie von Menschen oder Tieren (allgemein Vieh) inhaliert , werden die Sporen durch Immunzellen transportiert , um Knoten , wo die Bakterien beginnen sich zu vermehren und in die Blutbahn sezerniert Lymphe. Einmal in die Blutbahn , beginnen die Bakterien , um die Anthrax-Toxin , das infiltriert und tötet Wirtszellen zu produzieren. Unbehandelte , Milzbrand -Infektion kann dazu führen, weit verbreitete Gewebeschäden , Blutungen und Tod.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass CMG2 ist die durch einen Anthrax-Toxin -Komponente namens gebunden Hauptzelloberflächenprotein" Schutz-Antigen . " Diese Bindung ermöglicht Schutz-Antigen , in die Wirtszelle zwei weitere Toxinproteine ​​, die dann tötet die Zelle zu schmuggeln. Cohen und Martchenko gefragt, ob natürlich vorkommende Variationen entweder in der Sequenz oder den Expressionsspiegel CMG2 würde die Tötung Fähigkeit des Toxins beeinflussen.

Um herauszufinden , die Forscher Zellen, erhältlich durch den Internationalen HapMap Project - dem Bemühen zum Katalog und zu verstehen, die genetische Vielfalt in menschlichen Populationen . Die Forscher untersuchten Immunzellen, Lymphozyten, die aus 234 Personen mit unterschiedlichen ethnischen und geographischen Hintergründen gesammelt : 84 Nigerianer , 63 Amerikaner, deren Vorfahren aus Nord- und Westeuropa , 44 japanische und 43 Han-Chinesen .

Sie fanden heraus , dass von den 234 Proben , Lymphozyten von drei Personen europäischer Abstammung Tausende von Mal resistenter gegen Abtötung durch eines konstruierten Hybridtoxin von Schutzantigen in die Zellen gebracht werden. ( Die Forscher konnten nicht die natürliche Anthrax-Toxin , weil es nicht Lymphozyten töten . - Eines der wenigen Zelltypen durch die HapMap -Projekt verfügbar)

Das Ausmaß der Veränderung der Empfindlichkeit war überraschend für die Wissenschaftler . Auch ohne den quasi -resistenten Zellen , sie hatten manchmal als wesentlich gelten als 250mal mehr Toxin , eine ähnliche Anzahl von Zellen in einer Probe, wie in eine andere zu töten. Außerdem beobachteten sie, dass Zellen, die von Eltern und ihren Kindern getrennt reagierte ähnlich , was darauf hinweist , dass Toxin Empfindlichkeit ist erblich .

Die Forscher nächsten modifizierte Mauszellen auf unterschiedlichen Ebenen der menschlichen CMG2 auf ihrer Oberfläche exprimieren . Sie fanden eine direkte Korrelation zwischen der Höhe der Expression des CMG2 und die Fähigkeit des Toxins , um die Zellen zu töten : erhöhte Expression von CMG2 führte zu einer erhöhten Toxinempfindlichkeit, möglicherweise durch die Bereitstellung von mehr Einstiegspunkte für das Toxin .

Schließlich untersuchten die Forscher auch , ob es eine Korrelation zwischen einem gemeinsamen Sequenzvariation im CMG2 Gen und Milzbrand Suszeptibilität. Sie fanden heraus, dass die Schaffung eines ähnlichen Sequenzvariation verändert die Empfindlichkeit von Mäusezellen zu Toxin. Die Korrelation dieser Änderung mit Toxizität war jedoch nicht in der menschlichen Lymphozyten-Populationen untersucht sie statistisch signifikant.

"Diese Forschung bietet eine wichtige proof of principle ", sagte Relman . "Sie haben gezeigt, dass gentechnisch ermittelten Abweichungen in der Höhe der Expression eines menschlichen Proteins kann die Anfälligkeit der Wirtszellen , um Anthrax-Toxin zu beeinflussen. Die Ergebnisse liefern auch eine mögliche Mittel zum Vorhersagen , die wahrscheinlich schwer krank geworden Nach der Belichtung wird die könnte sehr nützlich sein , wenn sie mit einer großen Anzahl von exponierten Personen konfrontiert sind, wie in den Anthrax-Anschläge 2001 der Fall ist. Schließlich kann jedoch zur Entwicklung neuer Behandlungsstrategien möglicherweise durch Blockieren der Wechselwirkung zwischen dem Toxin und dem Rezeptor führen , oder durch Herunterregulieren ihren Ausdruck . "

Die Autoren weisen in der Studie , dass die Forschung hat Auswirkungen über Anthrax Exposition. "Unsere Ergebnisse , die den bisher unbekannten Ausmaß der genetisch bedingten Unterschiede im Toxin- Empfindlichkeit zwischen den Zellen von verschiedenen Individuen zeigen , deuten auf eine breit anwendbare Vorgehensweise für die Untersuchung von Krankheitserreger Anfälligkeit in unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen . "