Хьюстонские ученые-инфекционисты-методисты обнаружили ранее неизвестный триггер, который превращает относительно заурядную инфекцию в разрушительно ненасытную плотоядную болезнь.
Стрептококк группы А - это микроорганизм, который ежегодно вызывает более 700 миллионов случаев заражения человека во всем мире. Хотя большинство из этих случаев связаны с фарингитом, которым болело большинство людей, он также является частой причиной тяжелых инвазивных заболеваний.
Одним из таких заболеваний является послеродовая лихорадка, которая поражает матерей и их новорожденных после родов. Немногие люди знакомы с этим более уродливым и злобным родственником острого фарингита, но он может стать очень серьезным и очень неприятным, оставляя своих жертв без конечностей или чего похуже.
«Послеродовой сепсис, чаще называемый послеродовой лихорадкой, вызывает множество смертей во всем мире у женщин, которые находятся в процессе родов или вскоре после родов», - сказал Джеймс М. Массер, доктор медицинских наук, доктор философии. Д., который является соответствующим автором статьи, опубликованной 18 февраля в журнале Nature Genetics. «Подсчитано, что около 10 процентов всех женщин, заболевших родильной горячкой, в конечном итоге умирают. Это разрушительно и иногда может привести к смерти ребенка».
Массер, заведующий кафедрой патологии и геномной медицины в Хьюстонском методистском центре, и его исследовательская группа сделали нечто беспрецедентное в изучении этого плотоядного патогена. Они изучили взаимосвязь между тремя отдельными видами стрептококка группы А. Впервые в области исследований бактерий такого масштаба они рассмотрели взаимодействие между геномом, транскриптомом и вирулентностью. В результате было получено огромное количество данных, которые затем можно было использовать для анализа с помощью искусственного интеллекта.
Понимая взаимосвязь и взаимодействие между геномом, транскриптомом и вирулентностью, у нас гораздо больше шансов успешно создавать новые вакцины и методы лечения для инфицированных пациентов, а также находить другие способы профилактики или по крайней мере свести к минимуму ущерб, который они наносят людям», - сказал Мюссер.
Взаимодействие всех трех одновременно дало им более глубокое понимание того, как работает организм и как он на самом деле функционирует, чтобы стать патогеном и вызвать болезнь.
Мы и другие изучаем эту проблему более 100 лет, и у нас до сих пор нет эффективной вакцины против стрептококка группы А. Я считаю, что будущее многих исследований бактериального патогенеза заключается в создании и анализе большого количества большие наборы данных и их использование для лучшего понимания болезни», - сказал Мюссер.«Масштабы данных, которые мы собрали для этой статьи о бактериальном патогенезе, беспрецедентны. Это открыло нам возможность использовать новые и более сложные инструменты, такие как искусственный интеллект, для его изучения. С этими новыми типами анализов мы делаем важный шаг к в конечном итоге получить эффективную вакцину для искоренения стрептококка группы А с лица земли».
Возможность применять искусственный интеллект к данным привела их к неожиданному открытию, позволяющему получить новое представление о том, как стрептококк группы А вызывает инфекции у человека.
«Одна из очень неожиданных и захватывающих вещей, которые мы обнаружили, была стратегия, которую группа стрептококка использует, чтобы вызвать серьезное заболевание у людей», - сказал Массер. «Этот новый механизм, который мы обнаружили, контролирует вирулентность и определяет, является ли организм просто патогеном или действительно злобным плотоядным патогеном. Это открытие было бы невозможно без наличия этого необычно большого набора данных, доступного для анализа с помощью искусственного интеллекта."
Для этого они рассмотрели штамм М28 стрептококка группы А, который вызывает большое количество инвазивных случаев и, в частности, высокую частоту родильной лихорадки. Во многих странах он входит в пятерку наиболее распространенных штаммов стрептококков группы А, вызывающих серьезные инвазивные заболевания у людей.
"В численном отношении M28 являются очень важными причинами инфекций человека, поэтому мы хотели получить новое представление об этом, потому что, если вы начнете понимать процессы молекулярного патогенеза, у вас будет возможность приступить к потенциальной разработке новых терапевтических средств и диагностика", - сказал он. «Теперь мы можем, используя эти очень большие наборы данных, анализировать их гораздо более подробно и с разных точек зрения, чем раньше».
Общая стратегия, которую использовали Массер и его коллеги, широко используется в исследованиях рака.
История учит нас тому, что чем больше мы понимаем, как работают раковые клетки, тем лучше мы способны создавать новые способы, чтобы они не вызывали заболевания у человека. Еще 20 лет назад мы не понимали большую часть генетических изменений, приводящих к раку. Теперь мы понимаем их гораздо более подробно благодаря обширным исследованиям и анализу генов рака», - сказал Массер. «В случае рака вы можете понять, что очень важно не просто анализировать один аспект, такой как геном рака клеткой, но и проанализировать, какие белки вырабатываются раковой клеткой, а затем точно понять, как рак проникает в другие части тела».
Команда Муссера применила аналогичный подход, проанализировав сразу три объекта стрептококка группы А. Он указывает, что возможность генерировать такие большие наборы данных по разумной цене, как это было сделано в этом исследовании, была невозможна даже пять лет назад..
«Мы смогли четко показать новые пути того, как штамм M28 стрептококка группы А вызывает инфекцию, и это дает нам дорожную карту для понимания того, как этот организм вызывает материнский сепсис», - сказал он.«Эти обширные знания, которыми мы теперь располагаем, дают нам представление о том, как можно начать атаку на важные последующие исследования, такие как разработка вакцины или нового лечения для борьбы с этим организмом и потенциального уничтожения его в будущем».
Сгенерированные ими данные будут каталогизированы для использования другими в базах данных геномики, доступных во всем мире. Они надеются, что, сделав его бесплатным для других исследователей, другие смогут взглянуть на него свежим взглядом и увидеть то, чего его группа не заметила.