Курение действительно может забить легкие, даже у людей, которые никогда не курили. Оказывается, курение начала 1900-х годов все еще наносит ущерб – не потребителям табака или их семьям, а людям с муковисцидозом.
Муковисцидоз (МВ) – это наследственное заболевание, при котором слизь у больных становится густой и липкой. Их легкие становятся рассадником бактерий, которые иммунная система здоровых людей легко побеждает. Люди с МВ часто принимают антибиотики, чтобы предотвратить легочные инфекции, но антибиотики не убивают все. Бактерия под названием Микобактерии абсцесс (М. абсцесс) устойчив ко многим распространенным лекарствам, и за последние пару десятилетий он стал чумой в сообществе МВ.
Несколько лет назад ученые начали выяснять, как возникла чума. Анализируя М. абсцесс По геномам, собранным у людей со всего мира, исследователи проследили распространение бактерии за последнее столетие. Они обнаружили, что за несколько десятилетий до 1950-х годов – до того, как медицинские достижения позволили людям с муковисцидозом выжить в младенчестве –М. абсцесс уже распространилась по всему миру, и в этом был виноват старый враг общественного здравоохранения. Легкие курильщиков создали резервуар, в котором патоген мог жить и размножаться, резервуар, который быстро разлился, когда люди с муковисцидозом начали доживать до зрелого возраста.
Для установления этой неожиданной связи потребовалось секвенировать полные геномы тысяч М. абсцесс штаммов со всего мира, и ученые, не участвовавшие в исследовании, говорят, что тяжелая работа окупилась.
«Это открытие довольно очевидно, – сказал Вегард Элдхольм, исследователь инфекционных заболеваний из Норвежского института общественного здравоохранения.
«Это действительно классная статья, – сказала Верити Хилл, молекулярный эпидемиолог из Эдинбургского университета. «Действительно элегантно и действительно хорошо продумано».
Переворот догмы
Ученые думали М. абсцесс проводил большую часть времени в окружающей среде, и что люди с поврежденными легкими заразились инфекциями, когда они оказались в контакте с загрязненной почвой или водой. Эта догма изменилась пять лет назад, когда группа исследователей инфекционных болезней Джулиана Паркхилла и Андреса Флото показала, что М. абсцесс может передаваться от одного человека с CF к другому, и что центры лечения CF были рассадниками для передачи.
Результаты оказались неожиданными. В то время исследователи мало что знали о генетике М. абсцесс. Паркхилл и Флото решили секвенировать геномы М. абсцесс штаммы, обнаруженные у людей, которые получали лечение в одном центре МВ, чтобы увидеть, сколько вариаций они обнаружат и коррелируют ли эти генетические вариации с вирулентностью. Они предположили, что каждый инфицированный человек заразился патогеном из окружающей среды независимо, поэтому геномы будут существенно различаться. Вместо этого многие геномы были похожи или даже идентичны. «Мы были очень удивлены, обнаружив, что существуют действительно веские доказательства того, что эти пациенты передали болезнь друг другу», – сказал Паркхилл.
Но не все М. абсцесс инфекции можно объяснить распространением в лечебном центре. Некоторые геномы были слишком похожи, чтобы их можно было почерпнуть из окружающей среды, но слишком разные, чтобы исходить непосредственно от других людей в центре. Так откуда они взялись?
Большое исследование
«Ответ на любой вопрос – всегда больше данных», – сказал Паркхилл. Его группа секвенировала геномы М. абсцесс штаммы, выделенные от более чем 1000 человек со всего мира – некоторые с МВ, некоторые с другими типами поражения легких, – чтобы понять, как распространяется патоген.
Вооружившись огромным количеством генетических последовательностей, «вы строите то, что по сути является генеалогическим древом», – сказал Хилл, который использует аналогичные методы для отслеживания распространения вирусов. Бактерии, которые были генетически похожи, сгруппированы вместе, как если бы братья и сестры занимали одну и ту же ветвь генеалогического древа. Зная примерно, как часто М. абсцесс В геноме появилась новая мутация, позволив исследователям добавить финики к дереву.
Примерно в 1960-х годах дерево стало густым. М. абсцесс начали быстро мутировать, что привело к образованию плотной паутины ветвей. Сроки коррелируют с созданием центров лечения МВ, что позволило людям с МВ дожить до младенчества и взаимодействовать друг с другом. «Вы создаете нишу, в которой могут жить бактерии – эту нишу легких людей с МВ, – а также путь передачи», – сказал Паркхилл. Что хорошо для людей с МВ, хорошо М. абсцесс, поэтому логично предположить, что возбудитель стал популярным в середине века.
Но корни дерева лежали дальше во времени, что заставило исследователей задуматься о том, что послужило причиной распространения М. абсцесс до того, как стали доступны современные методы лечения МВ, когда большинство больных умирали очень молодыми?
Опираясь на генетику человека
Паркхилл знал, что курильщики табака также подвержены М. абсцесс инфекции, и, по совпадению, его коллеги опубликовали исследование, показывающее, что клетки рака, связанного с табаком, имеют характерные генетические мутации. Паркхиллу было интересно, сможет ли он обнаружить те же мутации в M. abscessus.
«Я действительно не верил, что это сработает», – сказал он. Поскольку мутационная сигнатура, связанная с курением, неуловима, его лаборатории пришлось проанализировать сотни геномов, чтобы быть уверенным, что найденные ими сигнатуры являются истинным свидетельством воздействия табака, а не только двуустками. Каждый геном содержит больше оснований ДНК, чем количество символов в Моби Дик, поэтому компьютерная программа, написанная исследователями, заняла несколько дней, чтобы обработать все данные. Но, в конце концов, мутационная сигнатура табака просвечивала сквозь генетический шум. Группа посчитала, что у нее есть убедительные данные, которые есть у курильщиков. M. abscessus.
Это исследование знаменует собой первый случай, когда исследователи использовали мутационный анализ для определения среды, в которой обитает патоген. «Я не сразу убедился, что это то, что они собирались доказать», – сказал Элдхольм. «Но этот анализ спектра мутаций на самом деле довольно убедителен».
«Это создает прецедент, – сказал Хилл. Она подозревает, что это исследование вдохновит других микробиологов на проведение аналогичных анализов.
Медицинские последствия
Когда исследователи осознали М. абсцесс может передаваться между людьми с МВ, это изменило представление медицинских работников о предотвращении заболевания. Новое исследование показывает, что опасность передачи еще более распространена. Но знания создают варианты. Паркхилл сказал: «Чем больше мы можем идентифицировать [routes of] трансмиссия, тем больше ее можно отключить ».
Сайма – внештатный писатель из Сомервилля, штат Массачусетс. Когда она не пишет, ей нравится кататься на велосипеде по городу, изучать фотографию и заниматься тхэквондо.
