แม้ว่าแบคทีเรียจะมีเซลล์เดียวและมีขนาดเล็กในระดับจุลภาค แต่พวกมันก็ยังต้องการพลังงานเพื่อความอยู่รอดเช่นเดียวกับเรา วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการรับพลังงานของแบคทีเรียคือผ่านคาร์โบไฮเดรตที่หวานและละลายน้ำได้ ซึ่งก็คือน้ำตาล ความจริงแล้ว ความสามารถอันแหลมคมของแบคทีเรียร้ายแรง Streptococcus pneumoniae ในการใช้น้ำตาลรา ฟฟิโนสที่ได้จากพืชอาจอธิบายได้ว่ามันแพร่กระจายผ่านร่างกายมนุษย์ ได้อย่างไร
S. pneumoniae เป็นแบคทีเรียที่สามารถดื้อยาปฏิชีวนะได้อย่างรวดเร็ว
ในแต่ละปีทำให้เกิด การ ติดเชื้อนับล้านและเสียชีวิตประมาณหนึ่งล้านคน “โพรงในระบบนิเวศ” ซึ่งหมายถึงตำแหน่งตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ คือจมูกและคอของเรา ซึ่งไม่ก่อให้เกิดโรค
แต่จากจุดนั้นS. pneumoniaeสามารถแพร่กระจายเข้าสู่ปอด เลือด และสมอง หรือมากกว่านั้นเข้าไปในหู ทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่น ปอดบวม แบคทีเรียในกระแสเลือด เยื่อหุ้มสมองอักเสบและหู ชั้นกลาง อักเสบ (หูชั้นกลางอักเสบ)
น่าเสียดายที่S. pneumoniaeเป็นเชื้อโรคที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมซึ่งหมายความว่ามันมีหลายสายพันธุ์ สิ่งนี้ทำให้ความพยายามในการวิจัยซับซ้อนขึ้นเพื่อระบุวิธีที่แบคทีเรียแพร่กระจายไปยังตำแหน่งเฉพาะของร่างกาย
งานวิจัยใหม่ที่เผยแพร่ในวันนี้ใน Nature Communications Biologyโดยเพื่อนร่วมงานของฉันและฉันหลีกเลี่ยงปัญหาความหลากหลายทางพันธุกรรมเหล่านี้โดยการศึกษาสายพันธุ์ S. pneumoniae ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด เราค้นพบความแตกต่างในยีนระหว่างแบคทีเรียสองสายพันธุ์ที่ควบคุมการใช้ราฟฟิโนสของพวกมัน และส่งผลให้สายพันธุ์หนึ่งมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายและก่อให้เกิดโรคได้มากกว่า
เพิ่มเติม: นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหาสาเหตุของการระบาดของโรคปอดอักเสบลึกลับในจีน
ในการวิจัยก่อนหน้านี้ ของเรา แยกเชื้อS. pneumoniaeที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดสองสายพันธุ์ สายพันธุ์ หนึ่งจากเลือดของผู้ป่วยและอีกสายพันธุ์หนึ่งจากหู ลำดับจีโนมของพวกเขาถูกจัดเรียงเพื่อเลือกความแตกต่างที่อาจส่งผลต่อการแพร่กระจายไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดโรคได้อย่างไร
เราพบความแตกต่างในยีนควบคุมrafRซึ่งมีหน้าที่ในการดูดซึมราฟฟิโนส
ความแตกต่างนี้ทำให้แบคทีเรียในตัวอย่างเลือดใช้ราฟฟิโนสได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าในตัวอย่างหู เมื่อทำให้ปอดหนูติดเชื้อด้วยS. pneumoniaeทางจมูก เราพบว่าตัวอย่างเลือดยังคงอยู่ในปอด ซึ่งทำให้เกิดโรคที่แพร่กระจายได้ อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างหูถูกล้างออกจากปอด และไม่สามารถทำให้เกิดโรคได้
การแลกเปลี่ยน ยีน rafRระหว่างสายพันธุ์ทำให้ความสามารถในการใช้ราฟฟิโนสเปลี่ยนไป และวิธีการดำเนินของโรคในแต่ละกรณีก็กลับตรงกันข้ามเช่นกัน สิ่งนี้ยืนยันว่า ยีน rafRมีบทบาทสำคัญในการก่อให้เกิดโรค
ด้วยการใช้เทคนิคการหาลำดับที่ทันสมัยระหว่างการติดเชื้อในหนูที่มีชีวิต เราค้นพบความแตกต่างใน ยีน rafRที่เปลี่ยนแปลงวิธีที่ทั้งหนูและแบคทีเรียตอบสนองต่อการติดเชื้อ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สายพันธุ์ที่มีrafRจากตัวอย่างหูทำให้เกิดนิวโทรฟิลซึ่งเป็นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่สำคัญมากขึ้นที่ตำแหน่งของการติดเชื้อ
ในการทดลองที่นิวโทรฟิลถูกทำให้หมดในปอด ตัวอย่างหูไม่ได้รับการล้าง และความเสี่ยงต่อการเกิดโรคมีมากขึ้น งานวิจัยนี้เน้นว่าความแตกต่างเพียงอย่างเดียวของยีนนี้เพิ่มระดับนิวโทรฟิลระหว่างการติดเชื้อได้อย่างไร ป้องกันไม่ให้เชื้อS. pneumoniaeก่อให้เกิดโรคที่แพร่กระจาย
ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการวิจัย
Raffinose ส่วนใหญ่พบในผัก ธัญพืช และพืชตระกูลถั่ว ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าร่างกายมนุษย์มีระดับนี้สูงพอที่จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อโอกาสในการเกิดโรคหรือไม่ อาจเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโครงสร้างคล้ายกับแรฟฟิโนสกำลังกระตุ้นตัวควบคุมแรฟฟิโนสrafRแทน
อย่างไรก็ตาม การวิจัยของเราให้ข้อมูลเชิงลึกว่าS. pneumoniaeทำให้เกิดโรค ได้อย่างไร เมื่อเราเข้าใจว่าอะไรทำให้แบคทีเรียร้ายแรงนี้แพร่กระจายไปทั่วร่างกายได้ จะมีช่องทางมากขึ้นในการหยุดมัน
หากปรากฏการณ์ราฟฟิโนสนี้พิสูจน์ได้ว่าแพร่หลายใน สายพันธุ์ S. pneumoniaeการปิดกั้นความสามารถในการใช้ราฟฟิโนสอาจทำให้พวกมันไม่สามารถมีชีวิตรอดในปอดได้ และด้วยเหตุนี้จึงบุกรุกปอดได้
การรักษาที่ป้องกันไม่ให้เชื้อ S. pneumoniaeแพร่กระจายไปทั่วร่างกายอาจดีกว่าในการป้องกันโรคเมื่อเทียบกับการยับยั้งหรือฆ่าเชื้อแบคทีเรียอย่างง่ายๆ เช่นเดียวกับการปฏิบัติในปัจจุบัน
S. pneumoniaeสามารถอยู่ในจมูกและคอของเราโดยที่ไม่ก่อให้เกิดโรค มีบทบาทนำเข้าในระบบนิเวศนี้ เมื่อแบคทีเรียนี้ถูกฆ่า แบคทีเรียที่อันตรายถึงตายอื่นๆ อาจเข้ามาแทนที่และแพร่กระจายไปยังจุดต่างๆ เช่น ปอด เพื่อก่อให้เกิดโรค
ความเสี่ยงในการไม่สามารถหาวิธีการรักษาใหม่ๆ
ความสามารถ ของ S. pneumoniaeในการพัฒนาการดื้อยาปฏิชีวนะอย่างรวดเร็วทำให้องค์การอนามัยโลกและศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งสหรัฐอเมริกาจัดรายการให้เป็นเชื้อโรคที่สำคัญ
แม้ว่าวัคซีนจะพร้อมใช้งาน แต่ก็ยังห่างไกลจากความสมบูรณ์และไม่สามารถครอบคลุมสายพันธุ์ต่างๆ ของS. pneumoniaeได้ ทั้งหมด หากไม่มีการสร้างการรักษาและวัคซีนใหม่โดยเร็ว ผลกระทบที่ร้ายแรงอยู่แล้วของแบคทีเรียนี้อาจเพิ่มขึ้น
แม้จะมีอันตรายที่ทราบกันดีอยู่แล้ว แต่การวิจัยเพื่อค้นพบยาปฏิชีวนะใหม่ ๆ ก็ยังดำเนินไปอย่างเชื่องช้า การรักษาจำนวนมากในท่อส่งไม่ได้ให้ประโยชน์มากไปกว่ายาปฏิชีวนะที่มีอยู่ นอกจากนี้ การรักษาแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพมักไม่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย และจะใช้แทนการรักษาในกรณีที่วิธีอื่นๆ ล้มเหลว สิ่งนี้จะลดความสามารถในการทำกำไรลงอย่างมาก ซึ่งจะลดแรงจูงใจในการสร้าง
