شناسایی راه حلی برای تشخیص و درمان بیماری لایم

جی پلاس، به نقل از وب سایت «الباحث»؛ محققان ویرجینیا تک کشف کرده‌اند که باکتری‌هایی که باعث بیماری لایم می‌شوند، تغییرات بسیار غیرعادی در کیسه مولکولی محافظ خود دارند - پپتیدوگلیکان-، که در همه باکتری‌ها مشترک است.

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت؛ تغییر در این باکتری‌ها بی سابقه است - این یک تغییر غیرعادی در قند است که در هیچ موجود زنده‌ای رخ نداده است. یکی از راه‌هایی که باکتری‌ها این اصلاح قند را به دست می‌آورند، از کنه‌ها با جذب کربوهیدرات‌های منحصر به فرد کنه است. این تغییر مختص کنه‌هاست و به باکتری‌ها اجازه می‌دهد بهتر حرکت کنند و احتمال ایجاد بیماری بیشتر شود.

براندون گوترا دانشیار بیوشیمی در کالج کشاورزی و علوم زیستی و یکی از اعضای هیئت علمی این کالج گفت: ما معتقدیم این تغییر در نحوه ایجاد بیماری باکتری‌ها ضروری است و چیزی است که می‌توانیم برای اهداف درمانی و تشخیصی از آن استفاده کنیم.

این یافته‌ها اخیراً در مجله Nature Microbiology تولید شده توسط Nature Portfolio منتشر شده است و این تحقیق حاصل چهار سال کار روی کنه‌ها و بیماری لایم است که مورد تحسین گسترده قرار گرفته است.

تانر دی هارت نویسنده اصلی این تحقیق می‌گوید: «شرکت در این تحقیق جذاب‌ترین و با ارزش‌ترین تجربه حرفه آکادمیک من در ویرجینیا تک بود. این فرصت به من اجازه داد تا مهارت‌های علمی خود را تقویت کنم، به عنوان یک محقق مستقل‌تر پیشرفت کنم و تجربه دست اولی با بسیاری از فن آوری‌ها و طرح‌های تجربی کسب کنم. "

در طول دو دهه گذشته، ایالات متحده شاهد افزایش قابل توجهی در تعداد موارد گزارش شده و توزیع جغرافیایی بیماری لایم بوده است. در ویرجینیا، این بیماری از طریق نیش کنه پا سیاه آلوده به باکتری عامل بیماری لایم منتقل می‌شود.

باکتری‌هایی که باعث بیماری لایم می‌شوند متفاوت هستند. سال‌ها پیش، محققان قادر به تشخیص این ناهنجاری نبودند. آن‌ها اطلاعات گمشده زیادی داشتند. پس از چهار سال جست و جو، آن‌ها تعدادی از قطعات پازل گم شده را پیدا کردند. در حالی که آن‌ها نمی‌دانند باکتری‌ها چگونه این اصلاح را انجام می‌دهند، ولی می‌دانند که باکتری‌ها چگونه آن را به دست می‌آورند.

نکته قابل توجه در اینجا این است که باکتری‌های عامل بیماری لایم محصول تجزیه ناقل کنه را جذب کرده و از آن برای کمک به ساخت این مولکول غیرعادی استفاده می‌کنند. نکته قابل توجه‌تر این است که به نظر می‌رسد باکتری‌ها این سازگاری ظریف را تکامل داده اند تا آن‌ها را به حرکت موثر وادار کنند، ویژگی‌ای که برای بیماری لازم است.

این سازگاری باکتری‌ها را به یکی از سریع‌ترین موجودات زنده روی کره زمین از نظر نحوه حرکت تبدیل می‌کند. از نقطه نظر فنی، شناسایی قند، کیتوبیوز - محصول تجزیه کیتین - جوهره تحقیق و کشف بود.

برای تعیین اینکه کتوبیوم قند واقعی است، محققان LCMS، یک کروماتوگرافی مایع همراه با طیف سنجی جرمی را در انکوباتور تحقیقاتی VT-MSI، به مدیریت ریچ هلم، از خدمات اصلی Fralin Life Sciences انجام دادند. آن‌ها همچنین NMR و مطالعات برچسب گذاری متابولیک را با استفاده از پلی ساکارید‌های نشاندار شده با C۱۳ انجام دادند تا هویت اصلاح غیر معمول را تایید کنند. با انجام این کار، آن‌ها کشف کردند که چرا این تغییر در باکتری‌ها رخ می‌دهد.

روش ب. حرکات Burgdorfer با نصب - یا گشتاور - بدن آن‌ها با استفاده از شلاق است. تاژک در اصل یک فن است، اما در قسمت بیرونی کیسه قرار دارد. ملخ در برابر این کیسه مولکولی بزرگ حرکت می‌کند و در نتیجه خود را به جلو می‌راند. این نوع استراتژی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی از طریق بافت عضلانی، حتی غضروف حرکت کنند.

چرا تنظیم قند اینقدر مهم است؟ به کیسه اجازه می‌دهد انعطاف پذیرتر باشد و گشتاور را تحمل کند.

این تیم از میکروسکوپ نیروی اتمی برای بررسی انعطاف پذیری پپتیدوگلیکان استفاده کردند.

گوتراس گفت: این مواد انعطاف‌پذیرتر است به این معنا که به آن اجازه می‌دهد خود را به حرکت درآورد. اگر آن‌ها این اصلاح را نداشته باشند، مواد سفت‌تر می‌شود و تحرک ضعیف است. قبلاً فرض بر این بود که این باکتری‌ها باید انعطاف پذیر باشند، اما هرگز مشخص نشد که چگونه و چرا.

راهی طولانی و پر پیچ و خم

کشف جدید جوتراس و تیمش ممکن است توضیح دهد که چرا پپتیدوگلیکان می‌تواند باعث آرتریت در بیماران لایم شود. بدن انسان نمی‌تواند B-peptidoglycan را پردازش کند. burgdorferi مانند تریلیون‌ها باکتری هستند که در بدن انسان و روی آن وجود دارد.

گوتراس گفت: «از دیدگاه یک باکتری‌شناس، این یک تغییر پارادایم در نحوه درک ما از پپتیدوگلیکان است، یک مولکول ضروری تولید شده توسط تقریباً همه باکتری‌ها و رایج‌ترین آنتی‌بیوتیک مورد هدف.»

از آنجایی که تقریباً هیچ باکتری دیگری مانند پپتیدوگلیکان مانند B. burgdorferi، وجود ندارد یک نشانگر زیستی جذاب برای پیش آگهی است. نشانگر‌های زیستی امضا‌های مولکولی منحصربه‌فردی هستند، مانند هشتگ‌ها، که به‌عنوان نشانگر اشتباه در سیستم عمل می‌کنند و اغلب برای تشخیص انواع سرطان استفاده می‌شوند.