Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.09.2018
ФизТех
276

Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание

4.1

Международный коллектив ученых из Университета Лестера, МГУ и МФТИ разработал математическую модель, которая открывает новые возможности для контроля и мониторинга распространения мелиоидоза в Юго-Восточной Азии.

Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание / ©Пресс-служба МФТИ

Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Мелиоидоз — острая инфекционная болезнь, протекающая в виде тяжелого сепсиса с образованием множественных абсцессов в различных органах и приводящая в 40% случаев к летальному исходу. Особенно высок риск заражения у больных диабетом. Возбудитель мелиоидоз — бактерия Burkholderia pseudomallei (бацилла Уитмора), которая особенно активна в воде и почве. Болезнь широко распространена в Юго-Восточной Азии, а также Индонезии, Австралии, Западной и Восточной Африке.

«Мелиоидоз — серьезное и опасное заболевание, но многие исследования на эту тему в основном сводятся к исследованию бактерий, а фагам, которые обнаружены в местах обитания патогена, не уделяется должного внимания. Мы задались вопросом: можно ли предсказать изменение числа патогенных бактерий и какую роль в этом процессе играют фаги в зависимости от сезона и погодных условий», — рассказывает один из авторов исследования профессор Университета Лестера Андрей Морозов.

Для этого ученые разработали несколько математических моделей, которые предсказывают сезонную и ежедневную динамику размера популяций бактерий Burkholderia pseudomallei, связанных с зависимыми от температуры фагами, на рисовых полях в двух провинциях Таиланда (Сакэу и Накхонпханом). В качестве переменных использовались данные о температуре и уровне ультрафиолетового излучения.

Бактериофаги  могут контролировать опасное заболевание
Адсорбация бактериофагов на поверхности бактериальной клетки / Википедия

Результаты моделирования показывают, что наиболее опасен период с марта по сентябрь. Основной источник смертности бактерий — заражение фагами, то есть вирусами, избирательно поражающими бактерии. Весной и летом, при высоком уровне ультрафиолетового излучения, фаги умирают, что приводит к росту числа бактерий без них. В то же время в богатой питательными веществами среде при сохранении постоянной интенсивности УФ решающую роль играет температура. Так, если она выше 35 градусов, фаг переходит в состояние, когда он уничтожает клетки бактерии (так называемый литический цикл), что позволяет контролировать размер популяции патогена. Модель также показывает, что количество свободных от фагов бактерий максимально вечером (около 20:00) и минимально утром (около 09:00).

Помимо ультрафиолетового излучения, на уровень свободных фагов влияют и используемые удобрения. Недавние исследования показывают, что химикаты на основе меди убивают фаги, как влияют другие — пока не известно. Однако они делают динамику непредсказуемой, что потенциально может быть опасно для человека.

«В отличие от лабораторных условий, в природе и у лизогена (бактерии, инфицированной фагом), и у патогенной бактерии есть ограничивающие факторы, от которых зависит размер их популяции. Чтобы сделать модель более реалистичной, мы измерили целый ряд реальных параметров фагов. Таким образом, модель предсказывает, при каком соотношении сезонных параметров повышается риск заражения мелиоидозом», — добавляет Андрей Летаров, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С. Н. Виноградского, профессор МФТИ и МГУ.

Модель показывает, как фаг взаимодействует с бактерией. Полученные результаты открывают целый ряд возможностей для контроля заболевания: начиная от пересмотра и определения графика полевых работ в зависимости от сезона, понимания того, в какое время могут потребоваться дополнительные меры безопасности, как, например, специальная экипировка, и заканчивая тем, какие удобрения не вредят фагам и могут быть использованы для ограничения популяции патогенных бактерий.

«Математическое моделирование позволяет делать прогнозы при различных режимах, в том числе оценить влияние глобального потепления на распространение эндемичных зон заболевания. Мы возобновляем исследование и уже осенью планируем провести серию экспериментов, чтобы более подробно изучить, как химикаты, используемые в сельском хозяйстве, влияют на уровень фагов в почве, как в ней взаимодействуют фаги и бактерии и какие ограничивающие факторы играют в этой среде существенную роль», — добавляет Андрей Морозов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 10:24
Александр Березин

Черные дыры периодически разрывают звезды на части, но параметры конкретно этого события из ранней Вселенной поставили ученых в тупик.

Позавчера, 13:02
Александра Медведева

Новое исследование указало на мобильные элементы, которые могут перемещаться и размножаться в пределах генома, как на наиболее вероятный источник подавляющего большинства интронов, некодирующих участков ДНК эукариот. Открытие позволяет объяснить огромные различия в количестве интронов в геномах разных видов.

Вчера, 12:35
Анна Новиковская

Палеонтологи обнаружили в Бельгии фрагменты скелета ископаемой птицы, скрывавшиеся в куске скалы размером с грейпфрут. Новый вид оказался примитивной морской птицей, в чьем клюве соседствовали зубы, унаследованные от предков-динозавров, и подвижное нёбо, характерное для большинства современных птиц.

25 ноября
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: