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결핵은 일반적으로 폐 질환이지만 미국에서는 약 2percent의 경우 뼈에서 발견될 수도 있습니다.
이상한 결핵 발병의 원동력은 Duke의 협력으로 해결되었습니다.
결핵은 가장 일반적으로 폐 감염과 관련이 있지만 미국의 경우 2percent에서 뼈에도 영향을 미칩니다. 이것은 뼈가 갉아 먹은 것처럼 보이는 고통스러운 상태입니다. 일부 이집트 미라의 9,000년 된 골격은 뼈에 결핵 감염이 있다는 숨길 수 없는 징후를 보여줍니다.
Duke의 의사인 Jason Stout MD가 2000년대 중반 노스캐롤라이나주 웨이크 카운티의 독특한 결핵 발병을 만났을 때 감염이 6명의 폐를 넘어 퍼진 것은 이상한 퍼즐이었습니다. “6개 중 4개는 뼛속까지 파고들었습니다.” 스타우트가 말했습니다. “그건 2percent가 훨씬 넘습니다.”
지표 사례로 알려진 롤리에서 이 질병의 변종에 걸린 최초의 사람은 분명히 베트남에 있는 동안 박테리아에 감염된 것으로 보입니다. 그는 크게 아프지 않았고 직장에서 약 400명과 접촉했습니다.
접촉 추적 및 보건부 기록을 통해 7건의 후속 감염을 추적하고 확인한 Duke의 의학 교수 Stout는 “그래서 직장에서 장기간 노출되었습니다.”라고 말했습니다.
8명 모두 성공적으로 항생제 치료를 받았고 동료들에게 예방적 치료가 제공되었습니다. 그런 다음 이상한 발발이 사라졌습니다. 그러나 미스터리는 실제로 해결되지 않았습니다. “나는 역학자이자 임상 시험 전문가이고 머리를 긁적이며 남겨졌습니다.”라고 Stout는 말했습니다.
몇 년 후 Stout가 그의 동료이자 결핵 연구원인 David Tobin 박사(Duke의 분자 유전학, 미생물학 및 면역학 부교수)와 우연히 대화를 나누기 전까지는 말입니다.
“언젠가 만나서 커피를 마시며 이것에 대해 이야기를 나누었습니다. Duke와 같은 학술 의료 센터는 일상적으로 생물학적 표본을 보관하며 Stout은 여전히 수수께끼의 벌레 샘플을 가지고 있습니다. “David가 말했습니다. 그리고 이 놀라운 과학이 그것에서 나왔습니다.” 스타우트가 말했습니다.
놀라운 과학은 Duke, Notre Dame 및 텍사스 대학의 여러 동료와 함께 Tobin의 연구실이 이러한 특정 TB 박테리아가 어떻게 그리고 왜 그렇게 움직이는지 정확하게 알아냈다는 것입니다. 그들의 연구 결과는 최근 저널에 게재되었습니다. 셀.
“특정 감염은 특정 장소로 이동하는 경향이 있습니다.” 스타우트가 말했습니다. “그리고 질문은 항상, 왜 그렇게 합니까?” 미주와 유럽에서 발견되는 결핵 변종의 경우 박테리아가 폐에 남아 있을 가능성이 더 높은 것 같습니다. 그러나이 변형은 매우 이동성이 뛰어났습니다.
Joseph Saelens, Mollie Sweeney, Gopinath Viswanathan이 이끄는 Tobin의 팀은 Raleigh 벌레에 대한 유전자 염기서열 분석을 실행했고 이것이 계보 1이라고 하는 변종 그룹의 조상 변종과 가장 유사하다는 것을 발견했습니다. 미국에서는 현대 변종을 보는 경향이 있습니다. 계보 2, 3, 4가 있지만 계보 1은 여전히 남아 있으며 주로 남아시아와 동남아시아에 있습니다.
Mycobacterium tuberculosis는 일반적으로 대식세포라고 하는 일종의 백혈구를 감염시킵니다. 대식세포는 이동성이 뛰어난 거리 청소부 세포로 침입자를 찾아 돌아다니다가 삼켜버리고 씹어먹습니다. (대식세포는 라틴어로 대식세포를 의미합니다.) 병원성 박테리아의 툴킷 중 한 부분은 고유한 화학적 신호 세트입니다. 즉, 면역 체계로부터 자신을 보호하고 대식세포 숙주에게 무엇을 해야 하는지 지시하는 분비 인자입니다.
Tobin의 팀은 Wake County 벌레의 대식세포가 더 움직이고 폐를 떠날 수 있도록 하는 차이점을 찾고 싶었습니다.
그들은 분비 인자에 대한 유전자에 특별한 주의를 기울여 225개의 서로 다른 결핵 변종의 유전적 변이체를 비교했습니다. 그들이 발견한 것은 Raleigh 박테리아에서 활성화되었지만 현대 균주의 돌연변이에 의해 비활성화된 EsxM이라는 분비 인자입니다.
그런 다음 Duke의 진화 생물학자이자 분자 유전학 및 미생물학 조교수인 Craig Lowe와 함께 3236개의 서로 다른 TB 변종의 유전자 염기서열을 조사한 결과 패턴이 지속되는 것을 발견했습니다. 현대 변종에는 EsxM 분비 인자의 침묵 버전이 있습니다. . Tobin은 “수천 개가 넘는 균주가 정말 버티고 있습니다.”라고 말했습니다. “그들은 그것을 유지해 왔으며 아마도 그것은 그들에게 진화적으로 유리한 것입니다.”
그들의 요점을 더 증명하기 위해 연구원들은 활성 버전의 EsxM을 안전하게 약독화된 버전의 현대 변종에 넣고 실험실 접시에 있는 대식세포 숙주가 더 활동적이고 이동하는 것을 관찰했습니다. “우리는 대식세포 모양과 구조의 이러한 변화를 볼 수 있으며 그들은 더 많이 이동합니다.”라고 Tobin은 말했습니다. 그들은 또한 조상 버전이 있는 변종에서 EsxM을 제거하고 감염된 대식세포의 이동성을 떨어뜨렸습니다.
Tobin은 그들의 발견을 과장하지 않도록 주의하면서 광범위하게 분포된 현대식 결핵 변종은 호흡을 통해 공기를 통해 퍼지는 방식 때문에 폐 안에 머무르는 것이 도움이 되는 것처럼 보일 것이라고 말했습니다. 폐에 머무르는 것은 아마도 그들에게 새로운 숙주에게 더 나은 발판을 제공할 것입니다.
다행스럽게도 이동성 결핵 변종은 현지에서 다시는 보이지 않았습니다. Stout는 “우리가 좋은 일을 했고 많은 사람들이 예방 치료를 받았기 때문에 희망적입니다.”라고 말했습니다. 그러나 이상한 이동성의 수수께끼는 풀렸습니다.
“이것은 내가 ‘와, 이상하군. 이 모든 환자들이 건강한 면역 체계를 가지고 있었기 때문에 변종에 대해 무언가가 있을 것입니다.’”라고 Stout는 말했습니다. “하지만 내가 하는 과학은 데이비드가 하는 과학이 아닙니다. 이것은 정말 흥미로운 임상 문제에 답하기 위해 서로 다른 분야의 사람들이 모인 훌륭한 예입니다.”
참조: Joseph W. Saelens, Mollie I. Sweeney, Gopinath Viswanathan, Ana María Xet-Mull, Kristen L. Juric Smith, Dana M. Sisk, Daniel D. Hu, Rachel M의 “Ancestral Mycobacterial Effector Promotes Dissemination of An infection” . Cronin, Erika J. Hughes, W. Jared Brewer, Jörn Coers, Matthew M. Champion, Patricia A. Champion, Craig B. Lowe, Claire M. Smith, 이선희, Jason E. Stout 및 David M. Tobin, 9 2022년 11월, 셀.
DOI: 10.1016/j.cell.2022.10.019
이 연구는 국립보건원(AI-125517, AI-130236, AI-127115, AI-142127, AI-149147, AI-106872, 1DP2-GM146458-01, UC6-AI-058607)의 지원을 받았습니다.
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