Übermäßiger Einsatz von antiviralen Medikamenten könnte tödlich Flu Beihilfe
Influenza in der Lage ist , die Auswirkungen der billigen und populären antivirale Mittel in Asien und Russland widerstehen sollte als warnendes Beispiel zu US dienen plant, die antivirale Tamiflu in Zeiten weit verbreiteter avian verwenden Grippe Infektion beim Menschen , sagen Wissenschaftler .
Die Forscher analysierten fast 700 Genomsequenzen von Vogelgrippe Stämme , um zu dokumentieren , wo und wann das Virus entwickelt Resistenz gegen eine Klasse von antiviralen Medikamenten genannt Adamantane und wie weit resistenter Stämme zu verbreiten. Die Analyse legt nahe, dass weit verbreitet antivirale Medikament Nutzung können die Entwicklung von Resistenzen in Viren zu beschleunigen, und dass resistente Stämme können auftreten und sich ausbreiten .
Die Ergebnisse sollten als Warnung an diejenigen, die Tamiflu betrachten die nächste große antivirales Medikament dienen , sagen die Forscher. Lagerung Tamiflu hat sich zu einem festen Bestandteil vieler Regierung, Wirtschaft und Gesundheit Organisation plant, für eine lange befürchtete Pandemie Grippe-Ausbruch insbesondere für den Fall , dass die Vogelgrippe mutiert genug zu infizieren und leicht von Mensch zu Mensch übertragen werden kann vorzubereiten .
"Wir können nicht sagen, was wir in Adamantane gesehen habe ist prädiktiv für das, was mit Tamiflu passieren wird. Aber in der größeren Dynamik , vielleicht als ein warnendes Beispiel dient ", sagte Daniel Janies , Senior -Autor der Studie und Associate Professor für Biomedizinische Informatik an der Ohio State University .
"Fighting -Infektion ist ein Wettrüsten , und wenn wir nicht schlau , wie wir unsere Arme und verstehen die evolutionäre Konsequenzen , dann werden wir laufenden und sich beschleunige Probleme mit arzneimittelresistenten Mikroorganismen zu haben."
Widerstand gegen Adamantane unter den Stämmen der Saison Grippe in Asien versetzt im Jahr 2002 und bis zum Jahr 2006 die Mittel wurden als weltweit praktisch wertlos als Behandlung für die Grippe , da mehr als 90 Prozent der Stämme hatte eine Resistenz gegen die Medikamente entwickelt.
Mit diesem Wissen , Janies und Kollegen analysierten Hunderte von Vogelgrippe Genome von Vogel-, Katzen- und menschlichen Wirten isoliert zwischen 1996 und 2007. Sie fanden heraus, dass etwa ein Drittel dieser Proben durchgeführt Mutationen Aktivierung der Virusstämme , um die Auswirkungen von Adamantan Drogen zu widerstehen.
Die Forscher auch auf Resistenz gegen Oseltamivir basierende Mittel ( Tamiflu ist der Markenname für Oseltamivir-Phosphat ) , aber festgestellt , dass weniger als 1 Prozent der alle Proben waren resistent gegenüber dieser Klasse von Medikamenten . Verschiedene Klassen von antiviralen Grippe Ziel auf unterschiedliche Weise in der Gastgeber -Zellen.
Die Studie ist online in der Zeitschrift Infektion , Genetik und Evolution veröffentlicht .
So weit, Vogelgrippe, das H5N1-Stamm des Influenza-A- Virus , wurde auf weniger als 400 menschliche Fälle weltweit beschränkt, sondern Anwesenheit des Virus in Vögeln hat Keulung von großen Populationen von infizierten Arten geführt. Experten gehen davon aus , dass bis heute der Vogelgrippe auf den Menschen nur von erkrankten Vögeln übertragen werden. Aber der 63 -Prozent- Todesrate unter den Menschen, die das Virus zu globalen Problemen geführt , dass, wenn H5N1 waren hoch Mensch zu Mensch übertragbar wird , könnte es eine Influenza-Pandemie zu beginnen hatte .
Janies und Kollegen erhalten 676 ganze Genome von Influenza A / H5N1 in der Genbank , eine öffentliche Datenbank durch die National Institutes of Health Sequenzen , Stand Juni 2007. Sie verwendeten dann leistungsstärksten Supercomputer , diese Genome und deren verschiedene Mutationen zu analysieren.
Adamantane bekämpfen Influenza durch Hemmen der Funktion des Proteins die Membran Ionenkanäle oder die M2 -Proteins. Gemäß der Rechen Vergleich der Vogelgrippe Genomen nach oben von einem Drittel der Stämme eine Schlüssel Mutation, die M2-Protein in einer Weise, die dem Virus um den hemmenden Wirkungen von Adamantane entweichen changed enthalten . Zu Adamantane entziehen können Mutationen an mehreren Stellen auf dem Protein vorkommen , was darauf hindeutet , dass Influenza kann viele Wege , um das Medikament zu wider entwickeln sich .
Die Forscher konnten auch zeigen, dass die Resistenz entwickelt als Ergebnis der natürlichen Selektion , da die Vogelgrippe-Virus -Stämme erlebten Mutationen, die M2-Protein verändert , um das Medikament öfter , als man zufällig erwarten entziehen. Manchmal dramatischen Veränderungen des genetischen Codes auftreten, wenn unterschiedliche Stämme von Viren mischen ganze Gene untereinander in einem Prozess namens Sortiments . Die Analyse ergab, dass jede Neuordnung , die in den untersuchten Stämme H5N1 aufgetreten ist nicht zu Resistenzen führen .
Die Studie zeigte auch , dass die Mutation vermittelte Fälle von Resistenzen nicht nur eine Belastung der Vogelgrippe beginnen in . Eine resistenter Stamm in China entstanden und durch Südostasien verbreitet , während ein anderer Stamm, der ursprünglich anfällig für Adamantane war ausgebreitet, um Indonesien und dann unabhängig voneinander entwickelt Widerstand in diesem Land. Die Karte Google Earth bietet eine lebendige Darstellung der genau dort, wo in der Welt diese resistent Abstammungslinien stammen und wo sie verbreiten .
Auf dem Höhepunkt ihrer Popularität in China und Russland , wurden Adamantane um Over-the -counter kalt Medikamente gegeben und auch die Tiere in einigen landwirtschaftlichen Einstellungen gegeben .
" Wir haben keine harten Daten , wie es verwendet wurde oder ob es angemessen oder unangemessen verwendet wurde , aber im Allgemeinen sind die Menschen , der eine Menge von Antibiotika in die Umwelt jetzt", sagte Janies . "Wenn die Leute das tun, verändern sie die selektive Landschaft. Das Virus würde lieber in ihrem Wildtyp Form bleiben, sondern , dass man bekommt von der Droge getötet. So nach dem Überleben des Stärkeren , kann eine leicht modifizierte Virus durch die Flucht der Verbreitung Wirkungen der Droge . "
Forscher glauben, dass Tamiflu nicht weit verbreitet überall in der Welt mit Ausnahme von Japan verwendet und kein Muster der Widerstand ähnlich dem für Adamantane gesehen hat, entstanden. Allerdings haben die jüngsten Berichte eine Spitze von Resistenz gegen Oseltamivir in Stämme der saisonalen Grippe in Nordeuropa und Kanada stattgefunden haben vorgeschlagen. Bei der Analyse der Vogelgrippe Genome , suchten die Forscher nach Mutationen, die das Virus die Fähigkeit, die Oseltamivir Klasse von Medikamenten , auf die Tamiflu gehört zu wider zeigen würde . Diese Medikamente bekämpfen Grippe durch die Hemmung der Neuraminidase- Protein im Virus.
" Der Widerstand gegen Tamiflu war nicht annähernd so verbreitet wie es Widerstand gegen Adamantane ", sagte Janies . "Aber auf der Grundlage unserer Ergebnisse wissen wir, Resistenz gegen Tamiflu kann spontan in der Natur vorkommen , wir wissen, es kann bei Patienten auftreten , und wir wissen, Tamiflu ist in Japan weit verbreitet . Wir sollten auch weiterhin für Widerstand zu sehen, und benutzen Sie diese Adamantan Geschichte eine Warnung. "
Ein wichtiger Bestandteil jeder Genomvergleich wird die Montage Supercomputer , die Forscher , um komplexe Daten in einen Kontext zu ermöglichen.
" Genome werden als rohe , teilweise kommentierte Saiten Buchstaben dargestellt . Jedes Genom von sich nicht viel sagen, weil alles, was Sie sehen, ist ein einziger Staat . Was wir brauchen, um zu sehen, ist der Wandel im Laufe der Zeit , um die Evolutionsgeschichte zu finden. Das erfordert Rechenleistung , um wie Regionen des Genoms entsprechen , setzen die Daten in Zusammenhang und sehen Sie die Flugbahn der Veränderung ", sagte Janies .
Das Ergebnis nennt sich eines Stammbaums , der die gemeinsame Mutationen dokumentiert . Phylogenetics ist das Studium der evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen biologischen Arten angenommen, einen gemeinsamen Vorfahren haben . In dieser Analyse wird der Stammbaum in Google Earth projiziert und animiert , um zu zeigen , wenn Mutationen entstanden und in denen Drogen-resistenten Stämme der Vogelgrippe reisen .
Schlüssel zu einer anhaltenden Verfolgung von antiviralen Medikamentenresistenz wird die breite Verfügbarkeit von Genomdaten , sagte Janies . Die Technologie existiert, um die Arbeit zu tun , aber die weltweite Zusammenarbeit in gemeinsamen Nutzung von Daten ist immer noch ein work in progress.
"Nicht alle Viren, die isoliert sind, werden sequenziert , und nicht alle viralen Genomen , die sequenziert wurden geteilt ", sagte er .
Mit dieser Publikation sind Janies und Kollegen eine gemeinsame Nutzung ihrer eigenen gemacht , zur Schaffung einer Service für andere Forscher an http://supramap.osu.edu .
" Jeder kann dorthin zu gehen, laden Genome und unsere Computer einen Baum für sie zu berechnen und ihnen sowohl den Baum , und dass Bauch- in die Erde abgebildet. Wir rollen unsere Methoden und machen unsere Supercomputer verfügbar für jedermann in der Welt , diese Art von Arbeit zu tun ", sagte Janies .
Diese Forschung wird von der US Army Research Laboratory und der US Army Research Office unterstützt; Die Hewlett Packard Corp .; die Ohio Supercomputer Center ; und der Abteilung für Biomedizinische Informatik und School of Biomedical Sciences innerhalb der Ohio State College of Medicine.
Janies ' Koautoren sind Andrew Hill, Meredith Wilson und Robert Guralnick von der University of Colorado und Farhat Habib , ein ehemaliger Ohio State Doktorand jetzt an der Kansas State University.
Ohio State University
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http://www.osu.edu