Отслеживание патогенных дрожжевых грибков
Обычно безвредные дрожжевые грибки могут стать смертельной опасностью при ослаблении иммунной системы человека. Исследователи из Института Фраунгофера используют секвенирование нового поколения для изучения одного из самых частых возбудителей грибковых инфекций у людей.
Более половины людей являются носителями Candida albicans в организме. Этот вид может находиться на коже, слизистых оболочках или в кишечнике, часто бессимптомно. Однако он опасен для пациентов с ослабленным иммунитетом, например, после трансплантации органов или химиотерапии. В этом случае грибок проникает в глубокие слои ткани и распространяется по организму через кровеносную систему. Только в Германии ежегодно от системных кандидозов умирают несколько тысяч человек.
Исследователи из Института межфазной инженерии и биотехнологии Фраунгофера (IGB) в Штутгарте задались вопросами:
- Почему Candida albicans становится смертельным?
- Какие гены активны в патогенном состоянии?
- Существует ли взаимодействие между хозяином и грибком?
- Какие защитные механизмы могут предотвратить патогенное состояние?
Для ответа они применяют передовую технологию секвенирования, которая является прорывом, так как может быть автоматизирована и значительно ускоряет анализ генотипов. Например, расшифровка генома человека теперь занимает пару недель, в то время как проект "Геном человека" (около 3 миллиардов пар оснований) потребовал 7 лет работы пяти крупных исследовательских центров и примерно $3 млрд (результаты опубликованы в 2001 году).
Метод исследования:
- Из патогенных дрожжей выделяют mRNA — копии всех активных генов.
- mRNA превращают в DNA.
- DNA фрагментируют и секвенируют.
Особенность секвенирования нового поколения (Next-Generation sequencing) в том, что одновременно секвенируются миллионы фрагментов DNA. На основе одной цепи DNA как матрицы фермент достраивает вторую цепь, присоединяя по одному строительному блоку (основанию). Каждое из четырёх оснований (аденин A, гуанин G, цитозин C или тимин T) помечено своим флуоресцентным красителем. Детектор фиксирует световые сигналы, что позволяет прочитать последовательность оснований в каждом фрагменте. Огромные массивы данных затем анализируются биоинформатическими методами, что позволяет напрямую определить, какие гены активны.
Биолог Кристиан Грумаз поясняет: "С помощью этого секвенатора нового поколения мы можем одновременно секвенировать до 100 миллионов фрагментов DNA с длиной чтения до 500 оснований". Его коллега доктор Кай Зон добавляет: "Впервые этот метод позволяет нам одновременно получать высокочувствительные транскрипционные профили как от патогенных грибков, так и от инфицированных клеток хозяина". Исследователи надеются, что это позволит сделать ключевые выводы о том, почему грибок так опасен для людей с ослабленной иммунной системой.