Учёные впервые вырастили в лаборатории бактерию, вызывающую сифилис

Спиралевидная бактерия Treponema pallidum, возбудитель сифилиса, была настолько зависима от организма человека, что, несмотря на столетние усилия, её не удавалось культивировать в лабораторной чашке. Этот тупик, возможно, преодолён.

В исследовании, опубликованном на этой неделе в mBio, учёные из Медицинской школы Макговерна при Научном центре здоровья Техасского университета в Хьюстоне (UTHealth) описали новый метод культивирования T. pallidum. На момент публикации культура оставалась инфекционной и непрерывно росла почти восемь месяцев. Долгосрочная система культивирования может ускорить генетические, патологические и иммунологические исследования T. pallidum, а также позволит культивировать родственные патогенные виды.

T. pallidum была трудной мишенью для исследований отчасти из-за своей естественной среды обитания. «Организм никогда не касается земли, — говорит микробиолог Стивен Норрис, старший автор статьи. — Он встречается только у людей. Его нет больше нигде в природе». Раньше, чтобы изучить патоген, исследователи заражали кроликов бактериями от человека и ждали несколько недель для подтверждения инфекции. «Это был очень неэффективный процесс», — отмечает Норрис, изучающий T. pallidum более 40 лет.

Норрис и его коллеги разработали новую систему, имитирующую естественную среду обитания бактерии. «Мы подумали, что, создав тканеподобные условия, мы сможем непрерывно выращивать T. pallidum». Они создали систему совместного инкубирования, в которой спирохеты выращиваются в клетках кроличьего эпителия и периодически получают аминокислоты. Для сохранения близкого к гомеостатическому состояния исследователи примерно раз в неделю переносят заражённые клетки в новую питательную среду. С помощью электронной микроскопии было подтверждено, что структура бактерии в культуре остаётся неизменной.

Этот подход — модифицированная версия системы совместного инкубирования, впервые представленной в 1981 году, которая поддерживала жизнь бактерий около 18 дней. Новая система, описанная в mBio, использует более сложную питательную среду (часто применяемую для культивирования возбудителя болезни Лайма), чем оригинальная экспериментальная установка.

Накопленные знания о жизненном цикле организма помогли исследователям понять, что T. pallidum растёт не так, как другие организмы. «Мы ожидали, что они будут расти немного быстрее, — говорит один из авторов, — но, возможно, это просто медленнорастущие организмы. Одна из причин успеха — принятие того, что мы никогда не получим 10¹⁰ организмов на миллилитр. Мы работаем с тем, что есть на самом деле».

Бактерия передаётся половым путём, вертикально от матери к ребёнку или через переливание крови. Заболевание легко лечится при ранней диагностике. Норрис надеется в конечном итоге модифицировать систему, чтобы сделать её более эффективной, полностью исключив необходимость в тканевых клетках. Упрощённый процесс может облегчить разработку новых способов обнаружения, лечения или предотвращения инфекции.

Новый процесс выращивания T. pallidum также может быть использован для культивирования спирохет, вызывающих родственные сифилису заболевания, включая фрамбезию и беджель. Авторы надеются, что другие научные группы начнут применять этот метод для выращивания и изучения патогенов.