Ученые обнаружили новые различия в сахарной оболочке бактерий для разработки пневмококковых вакцин
Многие болезнетворные бактерии, такие как Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), окружены сахарным слоем — капсульным полисахаридом (CPS). Этот слой часто необходим для инфекций.
Ученые из Медицинской школы Йонг Лоо Лин Национального университета Сингапура (NUS Medicine) обнаружили особенности CPS, которые помогают бактериям колонизировать дыхательные пути человека. Исследование показало, что структура капсулы CPS, типы связей и комбинации сахаров имеют большое значение для способности бактерий прикрепляться и выживать на слизистой оболочке верхних и нижних дыхательных путей.
Чтобы проверить устоявшееся мнение, что структурно разнообразные капсулы CPS у S. pneumoniae выполняют одинаковую функцию в колонизации, команда под руководством доцента Криса Лок-То Шама и аспирантки Джейд Чун Е-Ю из программы трансляционных исследований инфекционных заболеваний NUS Medicine создала бактериальные мутанты. Каждый мутант экспрессировал один из 84 типов CPS, обнаруженных у S. pneumoniae.
Мутанты ввели в культуру клеток дыхательных путей, чтобы исследовать их способность связываться с ними. Используя молекулярный штрих-код для различения штаммов, команда проверила, влияет ли разный CPS на связывание с клетками носовой полости и бронхов.
Результаты показали, что CPS с остатками сахара рамнозы плохо связывался с клетками дыхательных путей, в то время как CPS с гликановыми мотивами связывался сильно. Эксперимент продемонстрировал, что структурные конфигурации и типы CPS играют важную роль в силе прикрепления и выживании на слизистой дыхательных путей человека.
«Наше исследование доказывает, что некоторые из этих комбинаций [сахаров] полезны для бактерий, поскольку помогают колонизировать дыхательные пути человека. Это открытие прольет больше света на спектр типов CPS, которые следует включать в будущие вакцины, поскольку текущие вакцины против S. pneumoniae не охватывают множество типов CPS, производимых бактериями», — добавила Джейд Чун из Департамента микробиологии и иммунологии NUS Medicine.
S. pneumoniae — основная причина пневмонии, сепсиса и менингита. Эти инфекции являются ведущими причинами заболеваемости и смертности среди пожилых людей и детей младшего возраста. Для борьбы с ними применяют пневмококковые вакцины, стимулирующие выработку антител к CPS. Однако бактерии могут изменять структуру своего CPS, чтобы уклоняться от этих антител. Эта «биохимическая война» привела к появлению более сотни типов CPS у S. pneumoniae, что усложняет создание эффективных вакцин. Хотя разнообразие CPS хорошо известно, что именно делает CPS смертоносным оружием для бактерий, оставалось неясным.
Результаты исследования опубликованы в The Proceedings of the National Academy of Sciences.