Dlaczego niektóre zakażenia paciorkowcem stają się śmiertelne: genetyczna wskazówka z Japonii

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Osace zidentyfikował nową mutację genetyczną w genomie Streptococcus pyogenes (paciorkowiec beta-hemolizujący grupy A, PBHA), powszechnie występującej bakterii odpowiedzialnej m.in. za anginę paciorkowcową (nieleczone zakażenie PBHA). Odkrycie to rzuca nowe światło na mechanizmy prowadzące do ciężkich, inwazyjnych postaci zakażeń. Badacze wykazali, że pojedyncza mutacja w genie odpowiedzialnym za transport jonów żelaza osłabia zdolność bakterii do namnażania się w ludzkiej krwi. Co istotne, mutacja ta jest unikalna dla szczepów izolowanych w Japonii i może wskazywać na nowy mechanizm patogenności. Odkrycie to stwarza potencjalną nową drogę dla opracowania terapii i działań profilaktycznych.

Streptococcus pyogenes może prowadzić do ciężkich, inwazyjnych infekcji, często kończących się zgonem. W Japonii w 2024 roku odnotowano gwałtowny wzrost liczby przypadków inwazyjnej postaci tej choroby, co dodatkowo podkreśla konieczność pilnego opracowania nowych metod leczenia oraz pogłębienia wiedzy na temat mechanizmów leżących u podstaw zakażeń.

W ramach najnowszego badania przeanalizowano genomy 666 szczepów S. pyogenes – 311 pochodzących z Japonii i 355 z innych krajów. Zastosowano nowoczesną metodologię analizy typu pangenome-wide association study (pGWAS), umożliwiającą identyfikację różnic genetycznych odpowiedzialnych za wyższą zjadliwość niektórych szczepów.

Naukowcy odkryli wiele zmian genetycznych, które wpływają na zdolność bakterii do wywoływania ciężkich infekcji, w tym zupełnie nową mutację, wcześniej nienotowaną. Mutacja ta dotyczy genu regulującego pobieranie żelaza – kluczowego składnika odżywczego dla przetrwania bakterii. Co ciekawe, zespół badawczy zauważył również, że niektóre geny wcześniej uważane za szczególnie groźne były w rzeczywistości częściej spotykane w mniej zjadliwych szczepach. Oznacza to, że wzrost patogenności może wynikać nie tylko z nabycia nowych genów chorobotwórczych, ale również z utraty genów ograniczających zjadliwość.

To przełomowe badanie znacząco poszerza naszą wiedzę na temat inwazyjnych zakażeń paciorkowcowych, zwłaszcza w populacji japońskiej. „Ta zakrojona na szeroką skalę analiza, obejmująca wykorzystanie superkomputerów oraz eksperymentalną weryfikację wyników, otwiera nową perspektywę opracowania terapii celowanych w zmutowany transporter żelaza” – wyjaśnia dr Masayuki Ono, autor publikacji. Pangenomowe podejście do analizy genomów bakteryjnych pokazuje również ogromny potencjał tej metody w badaniu złożonych mechanizmów chorób zakaźnych, co może mieć zastosowanie także w innych jednostkach chorobowych.

Źródło: eLife, Identifying Genetic Variations in emm89 Streptococcus pyogenes Associated with Severe Invasive Infections
DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.101938