Eine genetische Analyse der Lyme-Borreliose-Bakterien könnte den Weg für eine verbesserte Diagnose, Behandlung und Prävention dieser von Zecken übertragenen Krankheit ebnen.
Durch die Kartierung des gesamten genetischen Aufbaus von 47 Stämmen von Lyme-Borreliose-Bakterien aus aller Welt hat ein internationales Team eine leistungsstarke Ressource zur Identifizierung der spezifischen Bakterienstämme geschaffen, die Patienten infizieren. Die Forscher sagten, dies könne genauere Diagnosetests und Behandlungen ermöglichen, die genau auf die Art oder Arten der Bakterien zugeschnitten sind, die die Krankheit jedes Patienten verursachen.
„Diese umfassende, qualitativ hochwertige Sequenzierungsuntersuchung der Lyme-Borreliose und verwandter Bakterien bildet die Grundlage, um das Forschungsgebiet voranzubringen“, sagte Steven Schutzer, Professor an der Rutgers New Jersey Medical School und Co-Autor der Studie. veröffentlicht In mBio.
„Jedes moderne Forschungsprojekt – von der Klinik über die öffentliche Gesundheit, Ökologie und Evolution bis hin zur Bakterienphysiologie, der Entwicklung medizinischer Instrumente und der Interaktion zwischen Wirt und Bakterien – wird von dieser Arbeit profitieren.“
Die Forscher sagten, dass die im Rahmen dieser Studie ans Licht gekommenen genetischen Informationen – die Aufschluss über die Entwicklung und Verbreitung der Bakterien geben und die für das Überleben wichtigen Gene aufzeigen – den Wissenschaftlern bei der Entwicklung wirksamerer Impfstoffe gegen Borreliose helfen könnten.
Lyme-Borreliose ist die häufigste durch Zecken übertragene Krankheit in Nordamerika und Europa. Jedes Jahr erkranken Hunderttausende Menschen daran. Die Krankheit wird durch Bakterien der Gruppe Borrelia burgdorferi sensu lato verursacht, die Menschen durch den Biss infizierter Zecken infizieren.
Zu den Symptomen können Fieber, Kopfschmerzen, Müdigkeit und ein typischer Hautausschlag gehören. Bleibt die Infektion unbehandelt, kann sie sich auf Gelenke, Herz und Nervensystem ausbreiten und schwerwiegendere Komplikationen verursachen.
Die Zahl der Fälle steige stetig an (in den USA gibt es jedes Jahr 476.000 Neuinfektionen) und könnte durch den Klimawandel noch schneller ansteigen, sagten die Studienautoren.
Das Forschungsteam sequenzierte die vollständigen Genome der Lyme-Borreliose-Bakterien aller 23 bekannten Arten der Gruppe. Die meisten davon waren vor diesem Projekt noch nicht sequenziert worden. Das Projekt umfasste mehrere Stämme der Bakterien, die am häufigsten mit Infektionen beim Menschen in Verbindung gebracht werden, sowie Arten, von denen bisher nicht bekannt war, dass sie beim Menschen Krankheiten verursachen.
Durch den Vergleich dieser Genome rekonstruierten die Forscher die Evolutionsgeschichte der Lyme-Borreliose-Bakterien und verfolgten ihre Ursprünge Millionen von Jahren zurück. Sie entdeckten, dass die Bakterien wahrscheinlich vor dem Zerfall des Urkontinents Pangaea entstanden, was die heutige weltweite Verbreitung erklärt.
Die Studie zeigte auch, wie diese Bakterien genetisches Material innerhalb und zwischen Arten austauschen. Dieser als Rekombination bezeichnete Prozess ermöglicht es den Bakterien, sich schnell zu entwickeln und sich an neue Umgebungen anzupassen. Die Forscher identifizierten bestimmte Hotspots im Bakteriengenom, an denen dieser genetische Austausch am häufigsten auftritt. Dabei handelt es sich häufig um Gene, die den Bakterien bei der Interaktion mit ihren Zeckenvektoren und tierischen Wirten helfen.
„Wenn wir verstehen, wie sich diese Bakterien entwickeln und genetisches Material austauschen, sind wir besser in der Lage, Veränderungen in ihrem Verhalten vorherzusagen und darauf zu reagieren. Dazu gehören auch mögliche Verschiebungen in ihrer Fähigkeit, Krankheiten beim Menschen zu verursachen“, sagte Weigang Qiu, Professor für Biologie an der City University of New York und leitender Autor der Studie.
Um die laufende Forschung zu erleichtern, hat das Team webbasierte Softwaretools entwickelt (BorreliaBase.org), die es Wissenschaftlern ermöglichen, Borrelia-Genome zu vergleichen und entscheidende Faktoren für die Fähigkeit des Bakteriums, Menschen zu infizieren, zu identifizieren.
In Zukunft wollen die Forscher weitere Stämme von Lyme-Borreliose-Bakterien analysieren, insbesondere aus wenig erforschten Regionen. Sie wollen auch die Funktionen von Genen untersuchen, die nur bei krankheitserregenden Stämmen vorkommen. Dies könnte neue Ziele für therapeutische Eingriffe aufzeigen.
Da Faktoren wie der Klimawandel die geografische Ausbreitung der Lyme-Borreliose begünstigen, bietet diese Forschung wertvolle Instrumente und Erkenntnisse zur Bekämpfung dieser wachsenden Bedrohung für die öffentliche Gesundheit.
„Dies ist eine wegweisende Studie, ein Werk, das Forschern Daten und Werkzeuge liefert, um künftig die Behandlung aller Ursachen der Lyme-Borreliose besser anzupassen und einen Rahmen für ähnliche Ansätze gegen andere durch Krankheitserreger verursachte Infektionskrankheiten bietet“, sagte Benjamin Luft, Edmund D. Pellegrino-Professor für Medizin an der Renaissance School of Medicine der Stony Brook University.
Weitere Wissenschaftler unter den 20 Autoren der Studie waren Claire Fraser und Emmanuel Mongodin von der University of Maryland School of Medicine und Sherwood Casjens von der University of Utah School of Medicine.
Weitere Informationen:
Natürliche Selektion und Rekombination an Wirt-interagierenden Lipoprotein-Loci treiben die Genomdiversifizierung der Lyme-Borreliose und verwandter Bakterien voran. mBio (2024). DOI: 10.1128/mbio.01749-24