Analiza genetyczna bakterii wywołujących boreliozę może utorować drogę do lepszej diagnostyki, leczenia i zapobiegania chorobie przenoszonej przez kleszcze.

Mapując kompletny skład genetyczny 47 szczepów bakterii wywołujących chorobę Lyme z całego świata, międzynarodowy zespół stworzył potężne źródło do identyfikacji konkretnych szczepów bakterii, które zakażają pacjentów. Naukowcy stwierdzili, że może to umożliwić dokładniejsze testy diagnostyczne i leczenie dostosowane do konkretnego typu lub typów bakterii wywołujących chorobę każdego pacjenta.

„To kompleksowe, wysokiej jakości badanie sekwencjonowania boreliozy i powiązanych z nią bakterii stanowi podstawę do dalszego rozwoju tej dziedziny” – powiedział Steven Schutzer, profesor Rutgers New Jersey Medical School i współautor badania opublikowanego w mBio.

„Każdy współczesny projekt badawczy — od badań klinicznych po zdrowie publiczne, ekologię i ewolucję, fizjologię bakterii, rozwój narzędzi medycznych i interakcję gospodarza z bakteriami — skorzysta na tej pracy”.

Naukowcy stwierdzili, że informacje genetyczne odkryte w tym badaniu, wyjaśniające, w jaki sposób bakteria ewoluuje i rozprzestrzenia się oraz jakie geny są niezbędne do przetrwania, mogą pomóc naukowcom w opracowaniu skuteczniejszych szczepionek przeciwko boreliozie.

Choroba z Lyme jest najczęstszą chorobą odkleszczową w Ameryce Północnej i Europie, dotykającą setki tysięcy osób rocznie. Choroba powstaje z bakterii należących do grupy Borrelia burgdorferi sensu lato, które zarażają ludzi poprzez ukąszenie zakażonych kleszczy.

Objawy mogą obejmować gorączkę, ból głowy, zmęczenie i charakterystyczną wysypkę skórną. Jeśli infekcja nie zostanie leczona, może rozprzestrzenić się na stawy, serce i układ nerwowy, powodując poważniejsze powikłania.

Autorzy badania stwierdzili, że liczba zachorowań stale rośnie – w USA co roku notuje się 476 000 nowych przypadków – i może rosnąć jeszcze szybciej w związku ze zmianami klimatycznymi.

Zespół badawczy zsekwencjonował kompletne genomy bakterii wywołujących chorobę Lyme, reprezentujących wszystkie 23 znane gatunki w grupie. Większość z nich nie została zsekwencjonowana przed tym przedsięwzięciem. Projekt obejmował wiele szczepów bakterii najczęściej kojarzonych z zakażeniami u ludzi oraz gatunki, o których wcześniej nie wiadomo było, że powodują choroby u ludzi.

Porównując te genomy, naukowcy zrekonstruowali historię ewolucji bakterii boreliozy, śledząc ich początki miliony lat wstecz. Odkryli, że bakterie prawdopodobnie powstały przed rozpadem starożytnego superkontynentu Pangea, wyjaśniając obecne rozmieszczenie na całym świecie.

Badanie ujawniło również, w jaki sposób te bakterie wymieniają materiał genetyczny w obrębie i między gatunkami. Ten proces, znany jako rekombinacja, pozwala bakteriom szybko ewoluować i dostosowywać się do nowych środowisk. Naukowcy zidentyfikowali konkretne gorące punkty w genomach bakterii, w których ta wymiana genetyczna zachodzi najczęściej, często obejmując geny, które pomagają bakteriom wchodzić w interakcje z ich wektorami kleszczowymi i żywicielami zwierzęcymi.

„Dzięki zrozumieniu, w jaki sposób te bakterie ewoluują i wymieniają materiał genetyczny, jesteśmy lepiej przygotowani do przewidywania i reagowania na zmiany w ich zachowaniu, w tym potencjalne zmiany w ich zdolności do wywoływania chorób u ludzi” – powiedział Weigang Qiu, profesor biologii na City University of New York i starszy autor badania.

Aby ułatwić prowadzenie bieżących badań, zespół opracował narzędzia programowe oparte na sieci Web (BorreliaBase.org), które umożliwiają naukowcom porównywanie genomów bakterii Borrelia i identyfikację czynników determinujących jej zdolność do zakażania ludzi.

Patrząc w przyszłość, naukowcy planują przeanalizować więcej szczepów bakterii wywołujących chorobę Lyme, szczególnie z niedostatecznie zbadanych regionów. Chcą również zbadać funkcje genów unikalnych dla szczepów wywołujących choroby, co może ujawnić nowe cele interwencji terapeutycznych.

Biorąc pod uwagę, że zmiany klimatyczne przyczyniają się do zwiększenia zasięgu geograficznego choroby z Lyme, badania te dostarczają cennych narzędzi i spostrzeżeń, które mogą pomóc w walce z tym rosnącym zagrożeniem dla zdrowia publicznego.

„To pionierskie badanie, zbiór prac, który dostarcza naukowcom danych i narzędzi do lepszego dostosowywania leczenia przeciwko wszystkim przyczynom choroby z Lyme i zapewnia ramy do podobnych podejść do innych chorób zakaźnych wywoływanych przez patogeny” — powiedział Benjamin Luft, profesor medycyny im. Edmunda D. Pellegrino w Renaissance School of Medicine na Uniwersytecie Stony Brook.

Wśród 20 autorów badania znaleźli się także Claire Fraser i Emmanuel Mongodin ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Maryland oraz Sherwood Casjens ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Utah.