Sistem analisis genetik menghasilkan wawasan baru tentang pneumonia bakteri – ScienceDaily

Sistem analisis genetik menghasilkan wawasan baru tentang pneumonia bakteri – ScienceDaily


Sebuah tim peneliti penyakit menular telah mengembangkan metode baru untuk mengidentifikasi gen virulensi di Streptococcus pneumoniae, penyebab utama pneumonia bakterial. Dengan menggunakan teknik ini pada model tikus yang mengidap pneumonia, mereka dapat memperoleh wawasan baru tentang perkembangan penyakit dan interaksinya dengan virus flu.

“Pneumonia bakteri jauh lebih umum, dan lebih mematikan, setelah infeksi virus. Secara historis, banyak kematian selama wabah flu seperti pandemi 1918 telah dikaitkan dengan pneumonia pneumokokus,” kata Jacqueline Kimmey, asisten profesor mikrobiologi dan toksikologi lingkungan di UC Santa Cruz dan salah satu penulis makalah tentang temuan baru yang diterbitkan 28 Oktober di Mikroba Inang Sel.

Kimmey dan rekannya mengembangkan metode baru untuk melakukan analisis gen fungsional untuk mengidentifikasi gen yang mendorong virulensi pada S. pneumoniae. Metode mereka dibangun di atas teknologi pengeditan gen yang kuat yang dikenal sebagai CRISPR, yang dapat dimodifikasi untuk membungkam gen target secara selektif dengan teknik yang disebut interferensi CRISPR. Para peneliti membuat kumpulan kumpulan strain S. pneumoniae di mana setiap gen bakteri menjadi sasaran interferensi CRISPR pada salah satu strain bakteri.

Sistem interferensi CRISPR diinduksi oleh antibiotik doksisiklin, sehingga gen tidak dibungkam sampai bakteri (yang resisten terhadap antibiotik) dimasukkan ke dalam tikus yang diberi pakan yang mengandung doksisiklin. Selain itu, “kode batang” genetik pada RNA panduan yang digunakan untuk menargetkan gen yang dibungkam memungkinkan para peneliti untuk dengan mudah melacak setiap strain setelah terinfeksi. Dengan satu langkah pengurutan, mereka dapat mengidentifikasi strain mana yang bertahan dan menyebabkan infeksi pada tikus.

“Ini cara yang sangat efisien untuk mematikan gen individu dan mencari tahu mana yang penting,” jelas Kimmey.

Sistem ini juga memungkinkan para peneliti untuk menilai fase penting dari infeksi ketika sebagian besar bakterinya mati. Hanya sejumlah kecil bakteri yang bertahan dari “kemacetan” ini dan terus menyebabkan penyakit invasif.

“Paru-paru sebenarnya sangat bagus dalam membersihkan infeksi,” kata Kimmey. “Bahkan ketika kami memberi tikus sejumlah besar bakteri, ada hambatan yang sangat besar, dan sangat sedikit bakteri yang berhasil masuk ke dalam darah.”

Para peneliti memperkirakan bahwa sedikitnya 25 sel bakteri dapat bertahan dari kemacetan dan menyebabkan penyakit. Mereka juga menemukan jumlah variasi yang mengejutkan dalam hasil dari kemacetan, meskipun tikus itu identik secara genetik dan terinfeksi melalui protokol yang dikontrol dengan cermat. Efek kemacetan membayangi efek pembungkaman gen, sehingga menghasilkan sedikit perbedaan antara tikus kontrol dan tikus di mana gen bakteri dibungkam.

“Tidak ada konsistensi dalam hal strain mana yang bertahan, dan ada variabilitas besar dalam ukuran bottleneck,” kata Kimmey. “Kami tahu ada banyak variabilitas dalam perkembangan klinis penyakit pada manusia, jadi sangat menarik melihat begitu banyak variasi dalam sistem yang sangat terkontrol ini.”

Para peneliti kemudian menambahkan flu ke sistem, menginfeksi tikus dengan influenza tipe A sebelum memasukkan S. pneumoniae. Pada tikus pra-infeksi influenza, tidak ada hambatan, dan dosis bakteri yang relatif kecil menyebabkan infeksi yang merajalela di paru-paru. Ini memungkinkan para peneliti untuk menilai efek pembungkaman gen pada virulensi bakteri.

Hasil penelitian menunjukkan beberapa gen memiliki peran penting dalam infeksi pneumokokus, termasuk gen yang diidentifikasi sebagai faktor virulensi dalam penelitian sebelumnya, seperti gen kapsul bakteri. Anehnya, gen toksin utama bakteri, pneumolysin, tampaknya tidak diperlukan untuk perkembangan infeksi. Bersama dengan temuan baru-baru ini, hal ini menunjukkan bahwa pneumolysin mungkin lebih penting untuk penularan daripada untuk bertahan hidup pada inang, kata para peneliti.

Aspek misterius dari infeksi S. pneumoniae adalah bahwa ia merupakan penjajah yang sangat umum pada saluran pernapasan bagian atas tanpa menyebabkan penyakit pada kebanyakan orang.

“Kami benar-benar tidak tahu apa yang mengendalikan itu,” kata Kimmey. “Tampaknya ada populasi besar orang yang dijajah, dan biasanya tidak apa-apa. Tetapi infeksi virus dapat mempengaruhi mereka dan meningkatkan risiko pneumonia bakteri.”

Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang hasil variabel yang terlihat dalam penelitian ini, Kimmey mengatakan dia berencana menggunakan sistem interferensi CRISPR untuk mempelajari perkembangan infeksi secara lebih rinci. Dalam pengaturan klinis, variabilitas dalam perkembangan penyakit dapat dikaitkan dengan berbagai faktor. Dalam studi terkontrol ini, proses infeksi itu sendiri tampaknya sangat bervariasi.

“Sistem yang kami kembangkan memberi kami cara yang sangat elegan untuk menunjukkan variabilitas hasil dan apa yang tampak seperti variasi acak dalam perjalanan infeksi, bahkan dalam sistem terkontrol,” katanya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : SGP Prize

Author Image
adminProzen