Süß! Wie C. difficile toxin A tritt in intestinalen Zellen: CRISPR/Cas9 genetischen Bildschirm zeigt das Eingangsportal, und eine mögliche Behandlung Strategie

Clostridiodes-difficile – Infektion ist eine führende Ursache von schweren, manchmal tödlichen Durchfall-Erkrankung. Es gedeiht am besten in Krankenhäusern und langzeitpflegeeinrichtungen, wo die Menschen sind auf langfristigen Antibiotika-Behandlung, aber es ist auch ein wachsendes problem in der Gemeinschaft. Viel des Schadens von C. diff verursacht durch Toxine, die das Bakterium produziert, die Schäden der Darmschleimhaut.

Jetzt, mit der neuen Forschung, die heute veröffentlicht in der Natur Mikrobiologie, wissen wir endlich, wie C. diff’s zwei primäre Toxine, A und B, schlüpfen Sie in die Darmzellen, den ersten Schritt zu einer möglichen Behandlung, die nicht die Antibiotika.

„Die Krankheit ist rein wegen der Giftstoffe,“ sagt Min Dong, PhD, die Forschungen bakterielle Toxine in der Abteilung der Urologie an der Boston Children ‚ s Hospital. „C. difficile Belastungen ohne Giftstoffe besiedeln den Darm, aber Sie verursachen kein problem.“

Screening für genetische Schwachstellen

Im Jahr 2016, Dong und seine Kollegen zeigten die eintrittsöffnung für toxin B. unter Verwendung CRISPR/Cas9 gen-editing-Technologie, die Sie untersucht Gene in menschliche Zellen für Ihre möglichen Rollen in der toxin-Bindung und Eintritt in die Zellen. Wenn Sie mutierte das gen für einen rezeptor namens Frizzled, das toxin konnte nicht in die Zellen und intestinalen Geweben wurde mit der Zeit weniger empfindlich.

Mit dem gleichen Ansatz, hat das team nun identifiziert den Eintrag port für toxin A. Noch besser, Sie fanden, dass dieses toxin die Aktivität blockiert werden kann mit Molekülen bereits in der Entwicklung für verschiedene medizinische Indikationen.

Das toxin A CRISPR/Cas-9-Bildschirme led-Liang Tao, PhD, Songhai Tian, PhD, und Jie Zhang, PhD Dong lab. Sie fanden heraus, dass viele Gene, die die Synthese von bestimmten Zucker-Moleküle benötigt wurden, ist für die toxin A binden an die Zellen. Dieser Zucker, auch bekannt als sulfatierte Glykane, sind sehr reichlich auf Zelloberflächen. Viren, natürlichen Wachstumsfaktoren und signalstoffe oft verwenden, Sie zu geben oder zu kommunizieren mit den Zellen.

„Als wir gesehen haben, die mögliche Rolle von sulfatierte Glykane, suchten wir Hilfe von unserem Virologie Kollegen, Dr. Zhuoming Liu und Dr. Lindsey Robinson-McCarthy bei Dr. Sean Whelan‘ s lab an der Harvard Medical School,“ sagt Dong, der die Studie leitende Ermittler. „Sind Sie vertraut mit diese Glykane, die als Anlage-Faktoren für verschiedene Viren.“

Ein praktischer Eingangsbereich

Gemeinsam haben die Forscher festgestellt, dass toxin a verwendet Eine Breite Palette von sulfatierte Glykane zu binden an Zelloberflächen. Aber das war nicht die ganze Geschichte.

„Gerade die Bindung an Zellen ist nicht genug“, sagt Dong. „Das toxin hat einen Weg zu finden die Zellen eindringen effizient.“

Und man hat es. Der top-hit aus Ihrem Bildschirm war eine kodierende gen des low-density-lipoprotein-rezeptor (LDLR). Dieser rezeptor ist ständig verschleppt wird, reist hin und her zwischen der Zelloberfläche und dem zellinneren zu bringen Lipoproteine in die Zellen.

„Toxin A entführt LDLR in Zellen effizient“, erklärt Dong. „Durch die Kombination der anfänglichen Anerkennung der Glykane mit der Rekrutierung von LDLR, das toxin maximiert Ihre chance der Landung auf Zelloberflächen und können sich rasch in die Zellen eindringen.“

Biologisch gesehen, in den intestinalen Zellen werfen ein bequemer welcome mat für das toxin. Aber es ist eine Biologie, die relativ einfach zu vereiteln, Dong glaubt, einfach durch die Verhinderung der toxin-Bindung an den Zucker.

Ablenkung mit einem Köder

Kommerzielle Interessen, sind bereits auf der Suche zu entwickeln, die sulfatierten verbindungen, die verhindern, dass verschiedene Moleküle aus der Bindung an die sulfatierten glycan-rezeptor. Diese verbindungen agieren als Köder, binden die Moleküle, die sonst binden an Zellen, die auf die Darm-Oberfläche.

„Das toxin hat eine Vorliebe für Zucker auf der Oberfläche der Zelle,“ sagt Dong. „Künstliche Zucker blockieren könnte.“

Ein Köder ist die Entwicklung eines Zucker-ähnliches Molekül namens GM-&, die in der Struktur ähnlich wie der Gerinnungshemmer heparin. Es wurde ursprünglich zur Unterdrückung der Immunantwort bei entzündlichen Erkrankungen ohne heparin anti-Koagulation Effekte, was dazu führen kann, Blutungen. Hersteller, GlycoMira, geliefert GM-& Dong ‚ s lab, die die Wiederverwendung von it -, counter-toxin A.

In einem Maus-Modell, GM-& reduziert toxin-induzierte Ansammlung von Flüssigkeit und Gewebe Schaden in den Dickdarm, ein ermutigendes Zeichen.

Das Labor ist neben der wissenschaftlichen Frage, um herauszufinden, ist, wie die Toxine A und B, arbeiten zusammen und tragen zu C. diff Krankheit. „Die meisten Infektionen, bei denen sowohl A und B,“ Dong sagt. „Nun, wir haben Möglichkeiten, zu blockieren Giftstoffe, können wir versuchen eine Kombination Ansatz.“