Возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis вооружен особенно прочной клеточной стенкой, которая помогает ему избегать иммунного ответа. Несмотря на десятилетия исследований, точный состав этой брони и ее роль в патогенности до конца не понятны. И все из-за одного препятствия: ключевые компоненты оболочки — гликаны, сложные молекулы сахара — практически невозможно было изучать in vivo (внутри организма).
Ученые Массачусетского технологического института (США) предложили элегантное решение этой проблемы. В центре их внимания — гликан под названием ManLAM, одна из главных «визитных карточек» микобактерий. Именно он участвует во взаимодействии с иммунной системой и, как предполагается, может маскировать бактерию от защитных механизмов организма после заражения туберкулезом. Проблема в том, что гликаны не имеют ни уникальной структуры, ни генетического кода, по которому их можно было бы отследить, как это делают, например, с белками.
Под руководством профессора химии Лоры Кисслинг ученые обнаружили, что в составе ManLAM есть редкий сахар MTX с особой химической «меткой» — атомом серы, зажатым между двумя углеродами. Это дало возможность использовать специально разработанную молекулу, оксазиридин, которая точно распознает такие участки. Благодаря этому исследователи впервые смогли выборочно «подсветить» ManLAM флуоресцентной меткой прямо внутри живых бактерий M. tuberculosis.
Затем ученые проследили, где именно находится ManLAM в оболочке бактерии и как он ведет себя в первые дни после заражения иммунных клеток — макрофагов. Ранее считалось, что бактерия сбрасывает этот гликан внутрь клетки-хозяина, чтобы влиять на иммунный ответ. Однако оказалось, что ManLAM остается в стенке самой бактерии, по крайней мере, на ранних этапах инфекции.
Теперь исследователи планируют использовать этот инструмент для изучения того, что происходит с бактериями после лечения различными антибиотиками или иммунной стимуляции макрофагов, а также более точно диагностировать туберкулез на ранних этапах.
Сейчас в развивающихся странах туберкулез диагностируют по анализу мокроты или делают рентген, но оба метода имеют ограничения — от низкой чувствительности до технической недоступности. Разработка простого теста на основе выявления гликанов, таких как ManLAM, в моче могла бы выявлять даже скрытые формы заболевания.
Ранее Наука Mail рассказывала о результатах исследования, которое показало, что искусственный интеллект превосходит врачей в диагностике туберкулеза легких с помощью ультразвука.
