Pacific Biosciences DNA Sequenzierungs-Technologie liefert neue Einblicke in die Virulenz und Evolution des Deutschen E. coli Pathogens
(28.07.2011, Pharma-Zeitung.de) MENLO PARK, Kalifornien (USA) - Copyright by Business Wire - Pacific Biosciences
Internationales Team publiziert umfassende DNA Analyse des Ausbruchstammes und 11 verwandter Stämme im New England Journal of Medicine
Ein internationals Team an Wissenschaftlern hat erfolgreich die Einzelmolekül-Echtzeit (Single Molecule Real Time, SMRTTM) DNA Sequenzierungs-Technologie von Pacific Biosciences of California, Inc. (NASDAQ: PACB) angewandt, um wertvolle Einblicke in die Pathogenität und die evolutionären Ursprünge des hoch virulenten Bakteriums, welches für den Deutschen E. coli Ausbruch verantwortlich ist, zu erlangen. Die Daten, die heute online im New England Journal of Medicine publiziert wurden, liefern das bis heute am vollständigsten detaillierte Profil eines Ausbruchstammes, einschließlich der medizinisch relevanten Informationen.
Die Wissenschaftler eruierten, dass der Ausbruchstamm ein Vertreter des enteroaggregierenden Pathotyps von E. coli (EAEC) mit dem Serotyp O104:H4 ist. Die Ausbruchisolate unterscheiden sich von anderen O104:H4 Stämmen, da sie Gene, die für das Shiga-Toxin 2 (Stx2) und ein eindeutiges Set an zusätzlichen Virulenz- und Antibiotikaresistenz-Faktoren tragen. Darüber hinaus fand das Team heraus, dass die Expression des stx2 Gens durch gewisse Antibiotika einschließlich Ciprofloxacin erhöht war, was daraufhin deutet, dass Vorsicht geboten werden sollte bevor gewisse Klassen an Antibiotika zur Bekämpfung dieser neu aufgetretenen Pathogene eingesetzt werden.
Durch die Sequenzierung des Ausbruchstammes und 11 verwandter Stämme mit dem PacBio RS System, folgert das Team, dass ein horizontaler genetischer Austausch mit dem Shiga-Toxin produzierenden enterohemorrhagischen E. coli (EHEC) Stamm die Entstehung des hochvirulenten Shiga-Toxin produzierenden O104:H4 EAEC Stamm ermöglichte. Die genetische Analyse zeigt auch, dass die Evolution dieser neuen Form ein relativ junges Ereignis war.
Das Team identifizierte viele Virulenz-Faktor Gene, die üblicherweise in EAEC gefunden werden. Darüber hinaus konnte das Team durch die außergewöhnlich langen Leseweiten bei den Sequenzierungen, die für die PacBio SMRT DNA Sequenzierungs-Technologie charakteristisch sind, auch größere Deletionen, Insertionen, Inversionen und andere strukturelle Variationen zwischen der O104:H4 Ausbruchprobe und den anderen O104:H4 EAEC Proben, die sequenziert wurden, ausfindig machen. Einige dieser strukturell divergenten Regionen beinhalten Gene, die für Virulenz-Faktoren kodieren. Ein anderes Merkmal, durch das der derzeitige Ausbruch von üblichen EAEC Isolaten abweicht, ist die Anzahl und die Art der SPATE Proteasen. Zusammen genommen bieten die Ergebnisse eine mögliche Erklärung für die erhöhte Virulenz des Deutschen E. coli Ausbruchstammes.
Die Autoren sind Wissenschaftler von Pacific Biosciences aus den USA und Dänemark, der University of Maryland School of Medicine, der University of Virginia School of Medicine, des WHO-Kollaborationszentrums für Wissenschaft und Forschung zu Escherichia coli und Klebsiella, des Statens Serum Institut, des Hvidovre University Hospital, des Brigham und Women’s Hospital und der Harvard Medical School.
“Die Sequenzierungsdaten dieser vielen Stämme (multi-strain sequencing data) und Analysen erhöhen signifikant die Menge an wissenschaftlichen Informationen für das Studium dieser neuen tödlichen Form von E. coli und haben kritische Einblicke in den ursächlichen Erreger ermöglicht,” sagt Mitautor, David A. Rasko, Ph.D., Assistenzprofessor, University of Maryland School of Medicine, Institut für Genomwissenschaften und Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie. “Unsere Ergebnisse liefern bis heute das am vollständigsten publizierte Genom dieses Stammes und betont die Wichtigkeit der DNA Sequenzierung beim Verstehen wie die Plastizität von Bakterien-Genomen die Entstehung von neuen Pathogenen erleichtert.”
Die Sequenzierung von ganzen Genomen beinhaltet die Dekodierung der exakten Reihenfolge von Nukleotidbasen, die das komplette Set an DNA eines Organismus ausmacht. Sie liefert mehr umfassende Information als andere Analysemethoden wie DNA Fingerprinting oder Arrays. Mit fortschreitender Technologie und sinkenden Kosten zeichnet sich die Sequenzierung von ganzen Genomen als Goldstandard-Methode zur Identifizierung und Klassifizierung infektiöser Erreger ab. Die SMRT Technologie ist der jüngste Fortschritt der DNA Sequenzierung und ist fähig lange Leseweiten zu generieren, um so strukturelle Variationen und komplexe Genome mit ultra hoher Geschwindigkeit durch „ Abhören“ der DNA Replikation in Echtzeit aufzulösen.
Eric Schadt, Ph.D., Chief Scientific Officer bei Pacific Biosciences und Mitautor der Publikation kommentiert: “Wir haben eine neue Ära erreicht, in der Gemeinschaften von Wissenschaftlern schnell große Datenmengen und Analysen, die entscheidend für die öffentliche Gesundheit sind, teilen können. Die Sequenzierung von Genomen in Stunden, im Gegensatz zu Tagen oder Wochen mit beispielloser Leseweite ist das neu entstehende Markenzeichen der 3. Generation der DNA Sequenzierung. Die langen PacBio RS Leseweiten ermöglichen eine PacBio-einzigartige de novo Genom Assemblierung, eine Schlüsselkomponente der neuen Pathogen Charakterisierung, sowie tiefere Einblicke in strukturelle Varianten.”
Die Publikation ist verfügbar unter www.nejm.com. Die Daten stehen der Bioinformatik-Gemeinschaft auf der Internetseite des PacBio-Entwickler-Netzwerkes (DevNet) (www.pacbiodevnet.com) zur Verfügung. Hier sind weitere frei zugängliche Resourcen zur Analyse der Informationen und SMRT-Sequenzierungsdaten verfügbar. Eine Zusammenfassung des Sequenzierungsprojektes erscheint auf der Pacific Biosciences website at http://blog.pacificbiosciences.com. Weitere Information über die SMRT-Technology ist verfügbar unter www.pacificbiosciences.com.
Über Pacific Biosciences
Die Mission von Pacific Biosciences ist es, die Art und Weise zu verändern, wie man Daten von lebenden Systemen durch Design, Entwicklung und Vertrieb innovativer Hilfsmittel für die biologische Forschung gewinnt, verarbeitet und interpretiert. Das Unternehmen hat einen neuartigen Ansatz zum Studium von Synthese und Regulierung von DNA, RNA und Proteinen entwickelt. Durch die Kombination aktueller Fortschritte in der Nanofabrikation, Biochemie, Molekularbiologie, Oberflächenchemie und Optik hat Pacific Biosciences eine leistungsstarke Technologieplattform namens Einzelmolekül-, Echtzeit- oder SMRT™-Technologie geschaffen. SMRT-Technologie ermöglicht die Echtzeitanalyse von Biomolekülen mit Einzelmolekülauflösung, die über das Potenzial verfügt, das Verständnis biologischer Systeme durch das Schaffen eines Fensters in diese Systeme, das bisher für wissenschaftliche Studien noch nicht geöffnet war, zu verändern.
Zukunftsgerichtete Aussagen
Diese Presseerklärung enthält zukunftsgerichtete Aussagen. Zu zukunftsgerichteten Aussagen können Wörter wie „glauben“, „könnte“, „schätzen“, „davon ausgehen“, „fortfahren“, „beabsichtigen“, „erwarten“, „planen“, die Verneinungen dieser Begriffe oder andere ähnliche Ausdrücke gehören, inklusive der solchen Aussagen zugrundeliegenden Annahmen. Zu solchen Aussagen gehören unter anderem Aussagen hinsichtlich der SMRT-Technologie des Unternehmens. Diese Aussagen sind vorbehaltlich bekannter und unbekannter Risiken und Unsicherheiten, aufgrund derer die tatsächlichen Ergebnisse sich wesentlich von denjenigen unterscheiden könnten, die durch solche Aussagen ausgedrückt oder impliziert werden, darunter unter anderem Risiken, die manchmal in Dokumenten erörtert werden, die Pacific Biosciences of California, Inc. bei der Securities and Exchange Commission eingereicht hat, darunter die unter dem Abschnitt mit der Unterschrift „Risikofaktoren“ ermittelten Risiken und der kürzlich eingereichte Quartalsbericht auf Formular 10-Q. Sämtliche zukunftsgerichteten Aussagen basieren auf Schätzungen, Prognosen und Annahmen vom heutigen Datum. Pacific Biosciences übernimmt keinerlei Verpflichtung zur Aktualisierung zukunftsgerichteter Aussagen.
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