Cholera Resistance Hinweise in der Genom-Studie offenbart

Mit einem neuen Ansatz haben Wissenschaftler genetische Faktoren identifiziert, die erklären könnten, warum manche Menschen anfälliger für Cholera sind und andere weniger. Sie durchsuchten die Genome von Menschen, die in einer Region leben, in der die Cholera seit Jahrhunderten endemisch ist, und fanden Anzeichen für einen möglichen natürlichen Selektionsdruck in Teilen der DNA, die mit der Wasserregulation und der Immunfunktion verbunden sind.

Das internationale Team, dessen Mitglieder Ermittler aus dem Massachusetts General Hospital (MGH), dem Broad Institute des MIT und Harvard in den USA und dem Internationalen Zentrum für Durchfallerkrankungen in Bangladesch sind, schreibt in einer aktuellen Online - Ausgabe von Wissenschaft Translationale Medizin.

Cholera befällt jedes Jahr 3 bis 5 Millionen Menschen weltweit und tötet mehr als 100.000.

Das Ganges-Delta ist die Heimat einer Population, die seit Jahrhunderten Cholera oder Cholera-ähnliche Krankheiten kennt, und die meisten der jüngsten weltweiten Ausbrüche der Krankheit, die durch eine Bakterienstammstörung verursacht wird Vibrio cholerae, sind dort entstanden.

Das Bakterium gelangt durch verunreinigtes Wasser oder Nahrung in den Körper. Wenn es den Dünndarm erreicht, setzt es ein toxisches Protein frei, das sich an die Darmwand anlagert, was zu ernsthafter Diarrhö und dem Risiko des Todes durch Austrocknung führt.

Die Forscher vermuten, dass die relative Seltenheit von Blutgruppe O unter den Bewohnern des Ganges-Deltas ein potenzieller "Fingerabdruck" der genetischen Auswirkungen der Krankheit sein könnte. Individuen von Blutgruppe O sind anfälliger für schwere Cholera.

Sie fragten sich, ob das Fortbestehen der Cholera in der Region einen evolutionären oder "natürlichen Selektions-" Druck auf die Bevölkerung ausgeübt hat: Menschen mit Genvarianten, die ihnen helfen, der Infektion zu widerstehen, würden eher ins Erwachsenenalter hineinleben, Kinder haben und diese Varianten bestehen auf zukünftige Generationen.

Co-senior Autorin Regina LaRocque, von MGHs Abteilung für Infektionskrankheiten, sagt in einer Erklärung:

"Wir haben versucht, die Cholera zu verstehen, indem wir die Genetik einer Bevölkerung, die seit Jahrhunderten von der Krankheit betroffen ist, untersuchen - Menschen im Ganges-Delta von Bangladesch."

Die Studie besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil verwendete das Team eine Methode namens Composite of Multiple Signals (CMS), um die Genome von 126 Menschen aus dem Ganges Delta zu scannen. Sie suchten nach Mustern, die darauf hinweisen könnten, dass bestimmte DNA-Abschnitte unter dem natürlichen Selektionsdruck zugenommen haben.

Sie fanden 305 potentielle Regionen, darunter viele, die sich mit zwei Funktionen befassen, die für die Reaktion des Körpers auf die Cholera relevant sind.

Eine Funktion hat mit der Regulierung von Wasser zu tun, das durch die Darmzellen strömt. Die betroffenen Gene kodieren für Kaliumkanäle, die einen Prozess steuern, bei dem Chlorid ausgeschieden wird, was zu den großen Wassermengen führt, die bei schwerem Durchfall auftreten.

Die andere Funktion betrifft einen Signalweg, der sowohl im angeborenen Immunsystem als auch in der Aufrechterhaltung der Darmschleimhaut involviert ist.

Im zweiten Teil der Studie verglich das Team die Genome zweier Gruppen von Menschen aus dem Ganges-Delta. Eine Gruppe bestand aus 105 Patienten, die an Cholera erkrankten, und die andere Gruppe waren 167 Personen, die keine Kontraktion hatten, obwohl sie Kontakt mit Menschen hatten, die die Krankheit in ihren Häusern hatten.

Sie fanden heraus, dass das DNA-Segment, das am stärksten mit der Cholerasuszeptibilität verbunden ist, einer der Bereiche war, in denen der CMS-Scan früher vorgeschlagen hatte, unter dem selektiven Druck des Pathogens zu stehen.

Die Gene in diesem Teil des Genoms sind an einem Signalweg des angeborenen Immunsystems beteiligt. In einer früheren Studie hatte das Team bereits gezeigt, dass dieser Weg durch das Choleratoxin aktiviert wurde. Diese neueste Studie hat einige weitere Gene auf diesem Weg aufgezeigt.

Die Forscher sagen, dass mehr Arbeit getan werden muss, um herauszufinden, wie das Immunsystem auf Cholera reagiert, und sie hoffen, dass dies zu verbesserten Impfstoffen führen wird.

Menschen mit Blutgruppe O sind durch aktuelle Impfstoffe gegen Cholera weniger geschützt.

"Das Verständnis der grundlegenden Biologie einer Krankheit ist grundlegend, um klinisch relevante Fortschritte in der Behandlung zu machen. Unser Labor arbeitet jetzt an weiteren Studien der angeborenen Immunantwort auf Cholera, und wir glauben, dass diese Arbeit für die Entwicklung verbesserter Impfstoffe von großer Bedeutung sein wird", sagt LaRocque.

Das Team schlägt vor, dass sein neuer Ansatz auch verwendet werden könnte, um genetische Faktoren zu identifizieren, die die Anfälligkeit und Resistenz bei anderen Krankheiten beeinflussen.

LaRocque sagt, dass diese Studie nur der Anfang ist:

"Unsere Ergebnisse sind nur ein erster Schritt, aber sie zeigen, wie die Kombination von alter Geschichte mit den aktuellen Auswirkungen einer Infektionskrankheit eine wirksame Methode zur Identifizierung menschlicher Gene sein kann, die für den Krankheitsverlauf wichtig sind."

Zuschüsse von den National Institutes of Health (NIH), dem Howard Hughes Medical Institute, der American Cancer Society und der Packard Foundation sowie ein MGH Claflin Distinguished Scholar Award trugen zur Finanzierung der Studie bei.

Im Jahr 2011 berichteten Wissenschaftler, dass sie einen Zusammenhang zwischen Cholera-Ausbrüchen und dem Anstieg des Flussflusses gefunden haben. Der Ganges war einer der Flüsse, die sie untersuchten.

Geschrieben von Catharine Paddock