Новый метод секвенирования раскрывает взаимодействие бактерий с клетками хозяина

Некоторые бактерии, такие как сальмонелла, живут внутри клеток хозяина, впрыскивая в них белки, которые берут под контроль клеточные системы. Исследования показали, что различия в этих инъецируемых белках могут объяснять разную вирулентность среди более чем 2500 подвидов сальмонеллы.

Ученые из Института Вейцмана представили в Proceedings of the National Academy of Sciences новый метод, позволяющий детально изучать эти отношения.

Суть метода

Метод сочетает два ключевых элемента:

  1. Генетическое мечение: Группу мутантных бактериальных видов маркируют уникальными ДНК-штрихкодами для последующей идентификации внутри клетки-хозяина.
  2. Вычислительная модель MAESTRO: Эта модель сопоставляет результаты секвенирования каждого бактериального штрихкода с результатами секвенирования конкретной зараженной им клетки-хозяина на уровне одной клетки (single-cell RNA sequencing).

Это позволяет анализировать, как каждый мутантный вид бактерий влияет на поведение хозяина и какие белки экспрессируются исключительно в клетках, зараженных определенным видом.

Результаты применения

Метод был опробован на 25 мутантных видах сальмонеллы, заражающих иммунные клетки (макрофаги). Исследователи выявили вид, который вызывает исключительно мощный иммунный ответ у хозяина.

Оказалось, что этому виду не хватает белка, который другие бактерии успешно экспрессируют и вводят в хозяина. Ученые сделали вывод, что этот белок необходим для подавления иммунной системы хозяина.

«Мы обнаружили новую роль знакомого белка и показали, что он саботирует защитные механизмы хозяина», — поясняет профессор Рой Аврахам.

Значение и перспективы

  • Метод позволяет систематически изучать роли множества белков, которые бактерии вводят в хозяев, и применим к любым бактериям, включая полезные.
  • Он уже используется исследователями по всему миру.
  • Метод может помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам (главная угроза по версии ВОЗ), открывая два потенциальных пути:
    1. Снижение вирулентности патогенных бактерий.
    2. Усиление иммунного ответа клеток хозяина.

«Наш метод позволяет изучать оба аспекта одновременно: понимать, как бактерия запускает атаку и как клетка-хозяин защищается», — говорит Аврахам.