2020年10月28日    出处：www.sciencedaily.com 

一个传染病研究小组开发了一种鉴定肺炎链球菌毒力基因的新方法。肺炎链球菌是细菌性肺炎的主要病因。在肺炎小鼠模型中使用这种技术，他们能够对疾病的进展及其与流感病毒的相互作用有新的了解。

细菌性肺炎在病毒感染后更常见，也更致命。从历史上看,很多死亡流感爆发如1918年大流行期间被归因于肺炎球菌肺炎、“杰奎琳Kimmey说,微生物学助理教授,加州大学圣塔克鲁兹分校环境毒理学和co-first作者的一篇论文新发现10月28日出版的《细胞宿主细菌。

Kimmey和她的同事开发了一种新的方法来进行功能基因分析，以确定导致肺炎链球菌毒性的基因。他们的方法建立在被称为CRISPR的强大基因编辑技术的基础上，这种技术可以通过CRISPR干扰技术进行修改，从而选择性地沉默目标基因。研究人员创建了一个肺炎链球菌菌株的汇集库，其中每个细菌的基因都被CRISPR干扰其中一个菌株。

CRISPR干扰系统是由抗生素多西环素诱导的，所以这些基因没有被沉默，直到细菌(对抗生素有抗药性)被引入含有多西环素的饲料老鼠体内。此外，用于锁定沉默基因的引导rna上的基因“条形码”使研究人员能够在感染后轻松地跟踪每一个菌株。只需一个测序步骤，他们就能识别出哪些菌株存活下来并在老鼠身上引起了感染。

金米解释说:“这是一种非常有效的方法来关闭单个基因并找出哪些是重要的。”

该系统还使研究人员能够评估感染的一个关键阶段，即大多数细菌死亡的阶段。只有少数细菌能在这个“瓶颈”存活下来，并继续导致侵入性疾病。

“肺部实际上很擅长清除感染，”金米说。“即使我们给老鼠注射大量细菌，也会出现一个巨大的瓶颈，进入血液的细菌非常少。”

研究人员估计只有25个细菌细胞能在瓶颈中存活并导致疾病。他们还发现瓶颈的结果出现了惊人数量的变异，尽管这些老鼠的基因是相同的，而且是通过一种精心控制的程序感染的。瓶颈的影响掩盖了基因沉默的影响，导致对照组小鼠和那些细菌基因沉默的小鼠之间几乎没有差别。

“在哪些菌株存活的问题上没有一致性，而且在瓶颈的大小上有巨大的变异性，”Kimmey说。“我们知道这种疾病在人类的临床进展中有很多变化，所以在这个高度受控的系统中看到如此多的变化是非常令人兴奋的。”

然后，研究人员向系统中加入流感病毒，在引入肺炎链球菌之前先让老鼠感染A型流感病毒。在预先感染流感的小鼠中，没有瓶颈，相对小剂量的细菌导致肺部严重感染。这使得研究人员能够评估基因沉默对细菌毒性的影响。

研究结果指出了一些在肺炎球菌感染中起重要作用的基因，包括在以前的研究中被确定为毒力因子的基因，如细菌包膜基因。令人惊讶的是，这种细菌的主要毒素——肺溶菌素的基因似乎对感染的发展并不是必需的。这组科学家说，结合最近的其他发现，这表明，气溶素在宿主体内的传播可能比生存更重要。

肺炎链球菌感染的一个神秘方面是，它是上呼吸道的一种非常常见的殖民者，但对大多数人来说并不致病。

“我们真的不知道是什么控制了它，”金米说。“这里似乎有很多人被殖民，通常情况下这没什么。但是病毒感染可能会使他们更容易患上细菌性肺炎。”

为了更好地了解这项研究中出现的各种结果，Kimmey说她计划使用CRISPR干扰系统来更详细地研究感染的进展。在临床环境中，疾病进展的变异性可归因于多种因素。在这项对照研究中，感染过程本身似乎是高度可变的。

她说:“我们开发的系统为我们提供了一种非常优雅的方式来展示结果的可变性，以及感染过程中似乎是随机变化的东西，即使是在一个受控系统中。”