Бактериальная память — ключ к победе над опасными патогенами
Новое исследование Еврейского университета в Иерусалиме показывает, что отдельные бактериальные клетки могут нести «память» о прошлых условиях среды, передавая её через поколения, прежде чем в конечном итоге «забыть».
Используя новый метод Microcolony-seq, учёные обнаружили скрытые субпопуляции внутри инфекций, каждая со своей стратегией выживания. Это открытие может объяснить, почему антибиотики и вакцины иногда не работают, и указать путь к более точным методам лечения.
Метод Microcolony-seq, описанный в журнале Cell, позволяет уловить микробную память на самых ранних стадиях роста колонии, анализируя РНК, геномы и физические признаки крошечных колоний, выросших из отдельных бактерий.
Что обнаружили:
- Даже одна бактерия несёт долговременную память о своей среде.
- При делении потомки сохраняют эту память — иногда на 20 и более поколений.
- Патогены, такие как Escherichia coli и Staphylococcus aureus, делятся на стабильные субпопуляции даже внутри одной инфекции.
- Одни линии активируют программы вирулентности, другие — гены, способствующие подвижности или выживанию в суровых условиях.
- Память стирается, когда бактерии достигают «стационарной фазы» (истощение питательных веществ), что сбрасывает состояние популяции.
Медицинские последствия:
- В инфекциях мочевыводящих путей и кровотока Microcolony-seq выявил сосуществующие бактериальные подгруппы с разными профилями устойчивости к антибиотикам или вирулентности.
- Стандартный клинический тест, берущий пробу только одной колонии, может легко пропустить эти скрытые группы, что ведёт к неэффективному лечению.
- Инфекция — это не однородная популяция, а скорее коалиция разных «игроков». Для создания эффективной терапии нужно понимать и нацеливаться на всех.
Это может объяснить, почему многие экспериментальные препараты и вакцины против инфекций S. aureus терпели неудачу в клинических испытаниях: они нацеливались только на одну часть популяции.
Метод Microcolony-seq также открывает новые пути для изучения микробной жизни, адаптации и диверсификации, с потенциальным применением к грибковым патогенам, микробиому кишечника и промышленному брожению.