新方法可檢測沃爾巴克氏菌

2020-12-03 科學網

 

美國華盛頓大學的科學家發明了檢測沃爾巴克氏菌的新方法。該項階段性成果公布在美國熱帶醫學與衛生協會第58屆年會上,引起與會專家與學者的關注和好評。

 

沃爾巴克氏菌是自然界分布最為廣泛的一種共生菌,常見於節肢動物門和部分線蟲體內,影響所寄生動物的生殖和發育。由於沃爾巴克氏菌所寄生的許多動物(又叫宿主)是病原性的,他們會對人類、禽畜和作物造成傷害。拿與人類疾病相關的病原性宿主淋巴絲蟲和盤尾絲蟲來說,前者會使患者得象皮腫而致殘,後者會導致河盲症而使患者失明。全球有超過4000萬患者因感染上述絲蟲而致殘。近年來,對沃爾巴克氏菌的研究成為熱點。科學家們在積極尋找控制沃爾巴克氏菌的新方法或開發消滅沃爾巴克氏菌的新藥物,原因在於一旦控制或消滅沃爾巴克氏菌則有可能消除或抑制病原性宿主對人類、禽畜和作物造成的傷害。

 

由於沃爾巴克氏菌只能存活於宿主體內,而不能在體外自由生活,因而如何有效特異的檢測沃爾巴克氏菌是對該細菌研究的必備工具。目前的檢測手段有聚合酶鏈反應法(PCR法)、免疫染色和電鏡法,每種方法各有利弊。PCR法靈敏簡單,但容易產生假陽性,同時它不能提供沃爾巴克氏菌在宿主體內分布的情況;免疫染色法克服了PCR方法的一些缺點,但目前使用的幾種抗體都存在不同程度的非特異染色,使實驗結果不易解讀;電鏡法能提供沃爾巴克氏菌在宿主體內分布的直觀證據,但該方法需要昂貴的設備和複雜的技術,不易在平常的實驗中使用。因此科學家們致力於發明新的方法以更好的檢測沃爾巴克氏菌。

 

美國華盛頓大學醫學院的青年科學家蔣道軍博士(Dr.Jiang,Daojun)多年來致力於寄生性線蟲的研究。在該領域,蔣博士最先建立以RNA為探針的原位雜交技術,此技術的建立為推動該領域研究基因功能的研究奠定了基礎。在此基礎之上,蔣道軍博士利用此項技術來研究沃爾巴克氏菌,並發明了檢測沃爾巴克氏菌的新方法。蔣博士的新方法利用沃爾巴克氏菌的核糖體基因16s rRNA序列設計RNA探針,採用原位雜交技術來檢測沃爾巴克氏菌。該方法的優越性在於其靈敏、無非特異染色,並能得到沃爾巴克氏菌在宿主體內分布的情況;另一個最為重要的特點在於該方法可以快速顯示沃爾巴克氏菌的生存狀態。由於該方法通過檢測核糖體16s rRNA來探測沃爾巴克氏菌的存在和變化,而16s rRNA量的變化與沃爾巴克氏菌的生存狀態有關,因此該方法可作為沃爾巴克氏菌活性的一個標誌。該方法的這個特點對於篩選殺死沃爾巴克氏菌的藥物極其重要。因為利用傳統的方法來評價一個藥物對沃爾巴克氏菌的效果需要幾個月的時間(無論該細菌基因的降解或形態的改變都需要長時間才會顯現),而蔣博士發明的原位雜交技術只需要幾天時間就可以檢測出藥物對該菌的效果(因為16s rRNA的降解非常快),因此大大節省了時間,提高了效率。

 

蔣道軍博士發明的以16s rRNA為探針的檢測沃爾巴克氏菌的原位雜交技術不僅對該細菌的基礎理論研究有重大的推動作用,更對開發針對沃爾巴克氏菌的藥物有直接的幫助。

 

寄生蟲病是一種在全球普遍存在的傳染性疾病,而絲蟲病則是其中一種。引起該病的病原體寄生在人體的淋巴系統和皮膚,嚴重者會導致四肢和生殖器官急劇腫大,形成象皮腫,陰囊腫等症狀,使人致殘。病原體如果遷移到人的眼睛,病人則會患上河盲症而導致失明。全球有10億以上的人口感染絲蟲病,其中10%以上感染者有明顯症狀,約4000萬患者致殘。絲蟲病的廣泛存在和對人體的嚴重危害已經引起了各國的廣泛關注,世界衛生組織正致力於在全球範圍內特別是不發達的南美洲,非洲等國家全面消除該疾病,該組織計劃在2020年達到這一目標。

 

要實現全球範圍內全面消除該疾病的目標,基礎研究必須跟上並解決臨床和項目執行過程中上可能碰到的問題。為此,該領域的基礎科學家們有很多重要的技術障礙需要克服,而原位雜交技術就是其中一例。原位雜交技術作為一種核酸雜交技術,主要用於檢測基因的表達。該技術能夠檢測一個基因是否表達以及在何時表達,同時顯示基因在何處表達,如何種細胞、組織或器官表達。這些信息組成了一個基因的表達圖譜,它間接提示了一個基因可能的功能。原位雜交技術雖然在其它生物領域被廣泛應用,但在寄生蟲領域卻是一片空白。寄生蟲獨特的生命體系,給原位雜交技術在該領域的應用帶來很多技術難題。

 

蔣道軍博士經過多年研究,目前已經成功的將該技術在寄生性線蟲領域的重要應用建立起來。該項研究已發表在權威的《國際寄生蟲學雜誌》(International Journal for Parasitology)上。蔣道軍博士使用的原位雜交技術採用了地高辛標記的RNA探針,此類探針與其它探針,如放射性探針,生物素探針相比具有獨特的優越性:安全且易操作,背景少,因此圖像更清晰。

 

該項原位雜交技術的建立極大得推動了寄生性線蟲的基因功能研究,並促進了其它相關領域的研究。(來源:生物通)

 

 

 

 

 

 

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