E. coli

Apr. 5th, 2014 02:31 pm
olegchagin: (Default)

Группа Мэтью Чана (Matthew Wook Chang) из Наньянского технологического университета в Сингапуре пытается вооружить обычно безвредную, обитающую в желудочно-кишечном тракте теплокровных существ бактерию Esherichia coli (E. coli) для борьбы с синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa). Синегнойная палочка может вызывать воспаление легких, цистит, обнаруживается при абсцессах и гнойных ранах. Она особенно опасна для людей с пониженным иммунитетом и часто является причиной внутрибольничных инфекций – главного источника устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Способность образовывать труднопроницаемые биопленки делает ее еще более опасной с точки зрения развития устойчивости к антибиотикам.
При встрече с врагом бактерии взрывались, и яд оказывался снаружи.

В более ранней работе E. coli были генетически модифицированы так, чтобы синтезировать и накапливать внутри себя белок, избирательно убивающий синегнойную палочку – пиоцин. При встрече с врагом E. coli взрывались, и яд оказывался снаружи. Хотя in vitro E. coli неплохо справлялись, этот метод был признан недостаточно точным, аккуратным и безопасным для использования in vivo.

В 2013 году ученые пошли дальше, научив E. coli выслеживать, преследовать и убивать синегнойную палочку. Для этого в геном бактерий были внесены три изменения. Вместо гена пиоцина был введен ген белка микроцина S. Микроцин S меньше по размеру и способен выбираться из клетки наружу через мембрану сам. Это избавило E. сoli от участи камикадзе. Другим оружием E. coli стала ДНКаза I – фермент, способный разрушать дезоксирибонуклеиновые кислоты, за счет которых достигается прочность и непроницаемость биопленок.

Наконец, E. сoli надо было снабдить системой для выслеживания синегнойных палочек. В этом помогли сами патогены. Для контроля своей численности и плотности популяции они пользуются специальной сигнальной молекулой. Все бактерии P. aeruginosa выделяют их в окружающую среду, и все способны оценивать их концентрацию. На основании этого бактерии принимают решения, делиться дальше или, наоборот, объявлять режим жесткой экономии. В клетки E. сoli был встроен ген, кодирующий белок, взаимодействующий с этой сигнальной молекулой. Это взаимодействие активирует синтез микроцина и ДНКазы и, кроме того, управляет движением E.coli – бактерии начинают двигаться туда, где больше врагов (и концентрация сигнальной молекулы выше).

У мышей, зараженных синегнойной палочкой, употребление модифицированных E. сoli в пищу привело к снижению количества патогенов, не вызвало видимых побочных эффектов и предотвратило развитие симптомов заболевания.

Дополнительное удобство состоит в том, что модифицированные E. coli могут работать сторожами. Они будут спокойно существовать в желудочно-кишечном тракте человека с высокой степенью риска заболеваний, вызываемых синегнойной палочкой, и активизироваться только в случае развития заболевания.

olegchagin: (Земля)
“Когда нападают Зомби!: Математическое моделирование «вспышки» Зомби инфекции”, – так называется статья, опубликованная в журнале Infectious Disease Modelling Research Progress [1]. «Зомби» определяются авторами как “ожившие человеческие трупы, питающиеся человеческой плотью» [2]. Используя системы дифференциальных уравнений и набор общих представлений о зомби, почерпнутых из современной культуры (из книг, фильмов и компьютерных игр), авторы показывают, что в случае вспышки зомби инфекции невозможно равновесие: сосуществование людей и зомби на протяжении длительного времени. Либо мы их уничтожим, либо они нас: наступит зомби апокалипсис и конец цивилизации. Причем для выживания человечеству необходимо уничтожить всех зомби как можно быстрее. Строгий карантин, скорее всего не поможет. Некоторые люди смогут выжить и сосуществовать с зомби, только если вовремя будет найдено лекарство от зомби инфекции. Авторы пишут, что хотя рассмотренные ими сценарии имеют крайне малое отношение к реальности, их работа демонстрирует гибкость методов математического моделирования эпидемиологических процессов. Утверждается, что разработанные модели могут быть применены для описания более реалистичных вспышек инфекций.

Я давно искал повод поговорить о зомби. Я люблю фантастику. Особенно я люблю фантастику, сюжет которой пытаются сделать максимально правдоподобным, максимально пропитанным современными научными представлениями. В этой статье я предлагаю рассмотреть вопрос о том, как выглядит правдоподобный зомби и правдоподобный зомби апокалипсис. Но сначала нам потребуется небольшой экскурс о разнообразии биологических паразитов.

Вольбахии - группа паразатических бактерий, которые инфицируют, прежде всего, насекомых [3]. Передаются вольбахии через женские (но не мужские) половые клетки из поколения в поколение. Поэтому, чтобы эффективно размножаться вольбахии используют следующие стратегии модификации своих хозяев:

  • Инфицированные самцы умирают на ранних этапах развития, оставляя больше ресурсов для развития инфицированных самок

  • Инфицированные самцы могут развиваться по женскому типу, становясь либо настоящими самками, либо бесплодными самками

  • Инфицированные самки могут вырабатывать способность к партеногенезу – размножению без помощи самцов

  • Инфицированные самцы не могут оплодотворять самок, которые не были инфицированы данным штаммом вольбахии

Вольбахии – это не просто паразиты, а паразиты, которые могут менять пол своих хозяев, влиять на их репродуктивные функции и поведение [3].


Рисунок 1. Вольбахия. Источник: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/Wolbachia.png/800px-Wolbachia.png

Другой пример паразита, способного влиять на поведение живых организмов – Ланцетовидная двуустка (Dicrocoelium dendriticum). Этот плоский червь за свой жизненный цикл сменяет трех хозяев: улитку, муравья и копытное животное, например, овцу. Попав внутрь муравья, личинка ланцетовидной двуустки находит путь в его нервную систему. Инфицированный муравей днем ведет себя нормально, а ночью взбирается на высокую травинку и цепляется за нее своими челюстями. В таком положении муравья с высокой вероятностью съест овца или корова – конечный хозяин паразита.

Read more... )

Profile

olegchagin: (Default)
olegchagin

January 2017

S M T W T F S
1234 567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jul. 25th, 2017 04:38 am
Powered by Dreamwidth Studios