研究发现:基因多样性可促进耐药性演变

研究人员表明,基因多样性在促进耐药性演变方面起着关键作用。英国维康基金会桑格研究所以及法国癌症和老龄化研究所的科学家们指出,较高的基因多样性引发新的基因突变,并产生耐药性。这项研究于10月17日发表在《Cell Reports》杂志上,该研究对我们理解抗微生物剂和抗癌药的耐药性演化具有启示意义。

研究发现:基因多样性可促进耐药性演变

今天,世界卫生组织(WHO)把抗微生物剂耐药性视为全球健康的最大威胁之一。目前,每年世界范围内有70万人死亡,其中欧盟25000人和美国 23000人的死亡与抗菌剂耐药性有关。如果问题得不到解决,每年全世界死亡人数到2050年预计将达到1000万人。同样,每年全球有820万人因癌症死亡,而化疗耐药性构成了抗癌治疗的主要限制。

以前的研究表明,高水平基因多样性与细菌感染或癌症患者的预后差有关,这些患者都接受了抗微生物剂或化疗药物治疗。

该研究的研究人员使用芽殖酵母,生成了多于1000万种不同的随机基因组细胞群,来研究遗传多样性如何影响耐药性。他们将这些酵母菌置于抗菌药物中演化、生长超过4个星期,然后研究酵母细胞的敏感性和耐药性。

Ignacio Vazquez Garcia博士来自英国桑格研究所和剑桥大学,是本论文的第一作者,他说:“我们发现,细胞群体内部的多样性程度---也称为克隆异质性--在获得抗菌剂耐药性方面起着重要作用。通过对敏感细胞和耐药细胞进行基因组测序,我们发现一些细胞被预先适应或者被预先激活,而其他细胞通过后天获得新的突变从而产生耐药性。” 然后研究人员通过演化了的菌株,来研究与产生耐药性有关的复杂的进化过程。他们不仅能够发现哪些突变驱动了耐药性(称为“驱动器基因突变”),而且还能探索“背景突变”是如何影响这些“驱动器突变”的。研究人员发现2种类型“驱动器突变”。携带“弱驱动器突变”的细胞想要在抗菌药之下充分生长,需要其他“背景突变”的帮助;然而携带“强驱动器突变”的细胞,无论置身何种“基因背景”都能产生耐药性。

来自法国癌症和老龄化研究所,本论文的资深作者Gianni Liti 教授说:“我们能够把细胞种群的基因组序列和跟踪酵母细胞生长特性结合起来,研究耐药性在时间上的演变。我们发现‘基因背景’对携带‘弱驱动器突变’的细胞是否会产生耐药性有重要影响;在这种情况下,许多不同类型的细胞在基因改编的浪潮中有了耐药性。

然而,在任何‘基因背景’下,携带‘强驱动器突变’的细胞处于药物环境中,都能够蛙跳一般地生长并超越其他细胞。” 以前在桑格研究所工作,来自赫尔辛基大学,也是本论文的资深作者Ville Mustonen 教授说:“我们的研究有助于了解耐药性的演变,这不仅是对酵母菌,而且对其他细菌和癌症都很有意义。同时我们还需要进一步的研究,我们正在增加证据来说明:正是细菌感染或正在治疗的肿瘤中的基因多样性,构成了抵抗治疗的基础,并且影响耐药性发展的速度。”

来源:中国制药网 

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