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酵母突出了遗传变异与耐药性的联系

研究人员已经证明,遗传多样性在使抗药性进化方面起着关键作用。Wellcome Trust Sanger研究所和法国尼斯癌症与衰老研究所的科学家表明,高遗传多样性可以引发导致耐药性的新突变。今天(10月17日)发表在“细胞报告”上的这项研究对我们对抗菌药物和抗癌药物抗药性进展的理解具有重要意义。

酵母突出了遗传变异与耐药性的联系

世界卫生组织将抗菌素耐药性列为当今全球健康面临的最大威胁之一。目前全球每年有700,000人死亡,其中欧盟25,000人和美国23,000人死于抗菌素耐药性。如果没有采取任何措施来解决这个问题,预计这些数字到2050年将增加到每年1000万人。同样,癌症与全世界每年820万人死亡有关,化疗耐药性是治疗的主要限制因素。

以前的研究已经将细菌感染或癌症中的高遗传多样性与抗菌或化疗药物治疗的患者的预后相关联。本研究的研究人员使用芽殖酵母,创建了具有超过1000万个不同随机基因组的细胞群,以研究遗传多样性如何影响抗性。他们将这些植物进化为4周以上的抗菌药物,然后研究敏感和抗性酵母细胞。

来自Wellcome Trust Sanger研究所和剑桥大学的第一作者Ignacio Vazquez-Garcia博士说:“我们发现细胞群体内的多样性程度 - 称为克隆异质性 - 在获得抗菌素耐药性方面发挥了重要作用。通过测序敏感和抗性细胞的基因组,我们发现一些细胞被预先适应或引发,而其他细胞获得新的突变以获得抗性。

然后,通过跨越进化的菌株,研究人员能够研究发展抗性所涉及的复杂进化过程。他们不仅能够看到哪些突变导致了抗性 - 称为驱动突变 - 而且还看到了背景突变如何影响这些突变。

他们发现了两种类型的驱动突变。具有弱驱动突变的细胞需要其他背景突变才能在抗菌药物中生长良好,然而具有强烈驱动突变的细胞不论遗传背景如何都会产生对药物的抗性。

来自尼斯癌症和衰老研究所的论文的高级作者Gianni Liti教授说:“我们能够通过结合细胞群的基因组序列和追踪酵母的生长特征来及时研究进化过程。我们发现遗传背景对较弱的突变是否会产生抗药性产生重大影响,在这些情况下,许多不同的细胞适应波动。然而,在任何遗传背景下,具有强烈驱动突变的细胞都可以“跳跃” “并且胜过药物中生长的其他细胞。”

来自赫尔辛基大学和Wellcome Trust Sanger研究所的资深作者Ville Mustonen教授说:“我们的研究有助于了解耐药性的演变,不仅对酵母有影响,对细菌和癌症也有影响。我们需要进行研究,以证明细菌感染或正在接受治疗的肿瘤中的遗传多样性可以为抗药性治疗奠定基础,并影响抗药性的发展速度。“

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