Историческая эпидемия возвращается из-за бактериального «клона»

Когда-то одна из самых смертоносных болезней в мире, скарлатина была практически искоренена благодаря медицине 20 века. Но новые вспышки в Великобритании и Северо-Восточной Азии за последние годы показывают, что нам еще предстоит пройти долгий путь.

Почему мы переживаем возрождение смертельного патогена, остается загадкой. Новое исследование обнаружило ключи к разгадке генома одного из главных штаммов бактерий, показав, насколько сложной может быть генеалогическое древо инфекционных заболеваний.

Заболевание вызвано стрептококком группы А или Streptococcus pyogenes; микроб в форме шара, который может выделять токсичные соединения, называемые суперантигенами, способные нанести ущерб организму.

Результаты могут быть как легкими, как неприятный случай фарингита или сильной сыпи, так и серьезными, как токсический шок, приводящий к отказу органов.

С появлением антибиотиков вспышки можно было легко контролировать до того, как они выйдут из-под контроля. К 1940-м годам болезнь пошла на убыль.

Кажется, все меняется.

«После 2011 года глобальный охват пандемии стал очевиден благодаря сообщениям о второй вспышке в Великобритании, начавшейся в 2014 году, и теперь мы обнаружили изоляты этой вспышки в Австралии, — говорит молекулярный биолог из Университета Квинсленда Стефан Брауэр.

«Это глобальное повторное появление скарлатины вызвало более чем пятикратное увеличение заболеваемости и более 600 000 случаев заражения по всему миру».

Возглавляя международную группу исследователей в исследовании генов стрептококка группы А, Брауэр смог охарактеризовать множество суперантигенов, продуцируемых одним конкретным штаммом из Северо-Восточной Азии.

Среди них был своего рода суперантиген, который, по-видимому, дает бактериальным захватчикам новый умный способ получить доступ к внутренностям клеток хозяина, невиданный ранее среди бактерий.

Его новизна подразумевает, что эти вспышки не произошли от тех же штаммов бактерий, которые распространялись через сообщества в прошлые века. Скорее, это тесно связанные популяции стрептококка группы А, которые самостоятельно научились одному или двум новым трюкам.

Один из способов, которым похожие организмы могут развить одни и те же характеристики, такие как повышенная вирулентность, — это независимая точная настройка общих генов таким же образом естественным отбором.

Но другие исследования уже показали, что этот штамм бактерии получил помощь в виде собственной инфекции, вызванной вирусом, называемым фагом.

«Токсины попали бы в бактерию, если бы она была инфицирована вирусами, несущими гены токсина», — говорит биолог Марк Уокер из Университета Квинсленда.

«Мы показали, что эти приобретенные токсины позволяют Streptococcus pyogenes лучше колонизировать своего хозяина, что, позволяет ей превосходить другие штаммы».

В процессе, известном как горизонтальный перенос генов, ген, развившийся в одном микробе, может быть включен в геном вируса и отредактирован в ДНК нового хозяина, создавая своего рода клон оригинала.

Хотя это процесс ограничивается бактериями, это быстрый и удобный способ адаптации одноклеточных микробов. Такие украденные гены могут предоставить патогенам новые способы проникновения в ткани хозяина.

«Как и в случае с COVID-19, вакцина в конечном итоге будет иметь решающее значение для искоренения скарлатины — одной из самых распространенных и смертельных болезней в истории».

Исследование опубликовано в Nature Communications.