Когда болезнетворные микроорганизмы заражают клетки тела, инфекция выделяет цепную реакцию, включающую иммунную систему, которая изменяет выражение сотен генов. Экспрессия гена – процесс, которым клетки извлекают информацию из генов и отдают ее как молекулы белка или РНК. У клеток есть возможность выразить более или менее каждой молекулы, создавая образец выражения, которое изменяется в ответ на внешние влияния – включая заражение вирусами.Пурвес Катри, доктор философии, доцент медицины, и команда шести других исследователей в Стэнфорде определили 396 человеческих генов, выражение которых изменяется в последовательном образце, который показывает присутствие вирусной инфекции.
Образец изменений, которые они называют метавирусной подписью, происходит в ряде вирусов и отличен от образца экспрессии гена у здоровых людей или у людей с бактериальными инфекциями. Метавирусный образец подписи экспрессии гена также присутствует даже, прежде чем у человека есть ясные симптомы инфекции.В их статье, чтобы быть изданными 15 декабря в Неприкосновенности, авторы также описали второй образец экспрессии гена, который сигнализирует, когда человек заражен определенно с вирусом гриппа.
Этот второй образец, метаподпись гриппа, состоит из изменения в выражении всего 11 человеческих генов. Образец метаподписи гриппа может отличить грипп от других вирусных инфекций, а также от бактериальных инфекций.
Это может также определить инфекцию гриппа, прежде чем у человека будут признаки, и даже покажите, строит ли человек неприкосновенность после получения вакцины против гриппа.Khatri, bioinformatician, является ведущим автором бумаги.
Ведущее авторство разделено докторантом Мартой Андрес-Терре и бывшим постдокторским ученым Хелен Макгуайр, доктором философии.Катри сказал, что его команда была мотивирована долгосрочной целью нахождения противовирусных препаратов широкого спектра, во многом как антибиотики широкого спектра действия, которые спасли столько людей от смертельных бактериальных инфекций.
Противовирусные средства широкого спектра могли использоваться против лихорадки денге и других убийц, сказал он.Помахивание красным флагом ‘инфекции’
Первый шаг исследователей должен был искать общее изменение в экспрессии гена в ответ на заражение вирусами обычно. Они начали, смотря на изменения в экспрессии гена в ряде общедоступных данных.
В образцах крови от 205 человек, зараженных гриппом, холодным или дыхательным syncytial вирусом, команда нашла 396 генов, выражение которых изменилось таким же образом во время всех трех типов инфекций с увеличением выражения 161 гена и уменьшения в выражении 235 генов.Команда тогда нашла тот же самый образец в более многочисленной группе крови и образцов клетки ткани от 2 939 человек, состоящих из здоровых средств управления и зараженных разнообразным множеством болезнетворных микроорганизмов, включая вирусы, такие как коронавирус SARS, enterovirus и аденовирус, а также бактерии, такие как кишечная палочка, золотистый стафилококк, Стрептококк pneumoniae и Сальмонелла.
В более многочисленной группе команда нашла тот же самый измененный образец выражения в тех же самых 396 генах среди пациентов с вирусными инфекциями.Метавирусная подпись не только отождествила людей с активной вирусной инфекцией, но также и теми, кто выводил тот. Изучая образцы крови, бравшиеся часто – каждые восемь часов в течение пяти дней – Стэнфордская команда обнаружила метавирусный образец подписи, махающий красным флагом «инфекции» за 24 часа до первых признаков. «Подпись экспрессии гена человека изменилась, прежде чем они стали больными, таким образом, мы могли предсказать за 24 часа до этого, кто собирался появиться симптомы», сказал Катри.
Те же самые высокочастотные данные о выборке также показали, что метавирусный сигнал подписи, тот, указывающий на любой вирус, начался сначала. Затем несколько часов спустя более – определенный сигнал метаподписи гриппа начался у людей с гриппа. «Кажется, что, когда есть вирусная инфекция, иммунная система включает общий ответ всем вирусам, сопровождаемым определенным для вируса ответом конкретному вирусу», сказал Катри. «Вы можете вообразить дерево решений, где иммунная система спрашивает, ‘Это бактериальное или вирусное?’ И если это вирусное, это включает метавирусный ответ подписи. И затем это спрашивает, ‘Если это вирусное, какой вирус – он?’ И затем это включает специализированный ответ для того вируса».Теоретически, метавирусная подпись могла использоваться клинически, чтобы различать вирусный от бактериальных инфекций, чтобы определить, должен ли антибиотик быть прописан.
У лаборатории Khatri есть финансирование, чтобы развивать такой тест.Работа команды – пример внимания Стэнфордской Медицины на здоровье точности, цель которого состоит в том, чтобы ожидать и предотвратить болезнь в здоровом и точно диагностировать и лечить заболевание в больных.Вакцина работает?Работа может также помочь определить, отвечает ли кто-то на вакцинацию. «Цель вакцинации состоит в том, чтобы произвести ту же самую иммунную реакцию без признаков», сказал он. «Если ответ IMS действительно определенный для вируса, мы должны видеть тот же самый ответ на вакцинации».
И на самом деле команда Khatri нашла, что в трех независимых исследованиях получателей вакцины против гриппа, все те, которые, как оценивают, ответили на вакцинацию другими мерами также показали метаподпись гриппа с 11 генами. Аналогично, неответчики не показали ответа метаподписи гриппа. Короче говоря, если Вы видите подпись экспрессии гена, Вы знаете, что человек отвечает на вакцину.До сих пор сказал Катри, никто не нашел иммунную реакцию, которая включает и в ответе вакцинации и при фактических инфекциях.
Данная статья демонстрирует впервые «транскрипционную подпись», которая может использоваться в качестве полномочия для любого свободного механизма, вызван и вакцинацией и инфекцией. «Мы определили общую подпись, которая связывает инфекцию и вакцинацию», сказал он.Работа над ответом вакцинации также добавила к пониманию мужской иммунной реакции, которая отличается от женского. Другое исследование предположило, что мужская иммунная реакция на вакцины была так или иначе подавлена.
В предыдущей работе исследователи посмотрели на мужские и женские ответы в третий день после вакцинации, когда у женщин была сильная реакция, и у мужчин не было ни одного. Но группа Катри нашла, что мужчины отвечали больше всего в первый день после вакцинации. Другими словами, мужчины отвечали на вакцину против гриппа раньше, чем женщины.
К третьему дню мужская иммунная реакция возвратилась к основанию. «Движущие силы отличаются», сказал он, «и мы не пробовали в нужное время».Стэнфордская бумага также посмотрела на образцы от пациентов с острой пневмонией. В этих пациентах метаподпись гриппа отличила вирусную пневмонию от бактериальной пневмонии.
Поскольку пациенты выздоровели, их метаподписи гриппа постепенно возвращались к здоровому уровню основания. «Таким образом, Вы можете также использовать IMS, чтобы контролировать успех пациентов», сказал Катри.