Форум

Пожалуйста or Регистрация для создания сообщений и тем.

Подпроект Help Stop TB (Помогите остановить туберкулез)

Помогите остановить туберкулез 

Туберкулез (ТБ) - одно из самых опасных заболеваний в мире, которое поражает людей на протяжении тысячелетий. Около одной трети населения мира является носителем бактерии туберкулеза, и только в 2014 году 1,5 миллиона человек умерло, и Всемирная организация здравоохранения в настоящее время относит туберкулез к ВИЧ как самое смертоносное инфекционное заболевание в мире. Посредством Help Stop TB исследователи используют World Community Grid для борьбы с этой смертельной болезнью.

Фон

Mycobacterium tuberculosis - это медленный убийца, который часто остается бездействующим в течение длительных периодов времени, прежде чем воспользоваться возможностью превратиться в активную болезнь ТБ. Плохое питание, пожилой возраст или ослабленная иммунная система могут ускорить начало активной формы туберкулеза. Это заболевание, передающееся воздушно-капельным путем, чаще всего передающееся от одного человека к другому через кашель, попадающий в легкие. Симптомы могут начинаться с кашля, похудания и лихорадки, переходить в затрудненное дыхание и кашель с кровью и могут распространяться на другие органы.

Проблема

Несмотря на то, что для борьбы с туберкулезом были разработаны вакцина и несколько лекарств, у бактерии туберкулеза вырабатывается устойчивость к доступным методам лечения. Медикаментозное лечение может длиться до двух лет, но когда пациенты прерывают или прекращают лечение, у бактерий может развиться резистентность. Все это, наряду с непостоянной доступностью лекарств и повышенным риском заражения ВИЧ-инфицированных пациентов с ослабленной иммунной системой, способствовало возобновлению заболевания. В настоящее время почти половина заболевших в Европе устойчивы как минимум к одному лекарству, а 4% всех случаев во всем мире устойчивы к комбинации лекарств.

Предложенное решение

Бактерия имеет необычную оболочку, которая защищает ее от многих лекарств и иммунной системы пациента. Среди жиров, сахаров и белков, содержащихся в этой оболочке, бактерия ТБ содержит тип жирных молекул, называемых миколиновыми кислотами. Help Stop TB будет использовать огромные вычислительные мощности, предоставленные участниками World Community Grid, для моделирования поведения этих молекул во многих их конфигурациях, чтобы лучше понять, как они обеспечивают защиту бактерий ТБ. Ученые надеются использовать полученную информацию, чтобы, наконец, разработать более эффективные методы лечения этой смертельной болезни.

О проекте

Эта проблема

Туберкулез (ТБ) является одним из крупнейших мировых убийц. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщила о 9 миллионах впервые диагностированных случаев и более 1,5 миллионах человек, умерших от этого заболевания в 2014 году. Более полумиллиона случаев были зарегистрированы среди детей. старше 15 лет. В западном мире угроза туберкулеза снизилась благодаря тщательному лечению и сдерживанию до такой степени, что большая часть населения не рассматривает это заболевание как риск. Тем не менее, рост числа штаммов с множественной лекарственной устойчивостью и рост инфицирования ВИЧ в сочетании со снижением показателей вакцинации в некоторых регионах привели к возрождению туберкулеза. Недавно осведомленность об этой болезни повысилась благодаря ежегодному празднованию Всемирного дня борьбы с туберкулезом 24 марта.

Что такое туберкулез

Туберкулез вызывается бактериями Mycobacterium tuberculosis (M. tb). Он распространяется воздушно-капельным путем при чихании или кашле инфицированного человека. После первоначального заражения, если не удалить его, бактерии M. tb переходят в состояние покоя, в котором они могут уклоняться от обнаружения иммунной системой организма. Однако это означает, что инфекция может появиться снова через несколько месяцев или даже лет. Типичные симптомы активной инфекции ТБ включают постоянный кашель, лихорадку, потерю веса и ночную потливость. Если инфекцию не лечить, бактерии могут вызвать повышенное повреждение легких и распространиться по всему телу, заражая другие органы. Такая безудержная инфекция в конечном итоге может привести к смерти. Лечение неосложненной туберкулезной инфекции длится более 6 месяцев и требует комбинации антибиотиков. Если лечение неэффективно или прерывается слишком рано, бактерии становятся устойчивыми к лекарствам, что приводит к распространению инфекции, если ее не остановить.

M. tb - это особенно старое заболевание, случаи которого были выявлены в захоронениях людей более 4000 лет назад, а также данные окаменелых бизонов, свидетельствующие о том, что этому заболеванию не менее 17 500 лет. Болезнь была особенно эндемичной в Северной Америке и Европе с 17 по 19 века, и считается, что она убила больше людей, чем любое другое микробное заболевание в истории. Борьба с туберкулезом в этих регионах стала достигаться после Второй мировой войны с массового принятия вакцины БЦЖ в сочетании с введением в 1952 году одного из первых антибиотиков, эффективных против бактерий, изониазида, за которым последовал другой класс антибиотиков. рифамицины в 1957 году.

Множественная лекарственная устойчивость

Устойчивость бактерий к лекарствам, доступным для лечения туберкулеза, растет во всем мире, что делает лечение туберкулеза еще более сложной задачей. В настоящее время около 500 000 диагностированных случаев туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (в этих случаях M. tb устойчив к изониазиду и рифампицину). Более опасная форма туберкулеза с широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ), при которой M. tb резистентна к другим доступным лекарствам, помимо изониазида и рифампицина, была зарегистрирована в 100 странах. По мере того как эти препараты теряют свою эффективность, угроза заражения туберкулезом во всем мире возрастает.

Туберкулез и ВИЧ

Туберкулезная инфекция представляет собой особую проблему в регионах с высоким уровнем инфицирования вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), таких как страны Африки к югу от Сахары, а уровни коинфекции, по оценкам, достигают 13% от общего числа случаев. У людей, страдающих обоими этими заболеваниями, гораздо больше шансов умереть, и их сложнее диагностировать из-за отсутствия стандартных иммуномаркеров. Лечение пациентов с латентной ТБ-инфекцией стандартными препаратами против ВИЧ может привести к тяжелым осложнениям, известным как воспалительный синдром восстановления иммунного иммунитета (ТБ-ВСВИ), поэтому ранняя диагностика и лечение ТБ имеют решающее значение.

Сопутствующие заболевания

Mycobacterium tuberculosis - это часть семейства микобактерий. Другие болезни в этом семействе включают туберкулез крупного рогатого скота и барсуков (M. bovis), птичий туберкулез, который может инфицировать пациентов с ВИЧ (M. avium), проказу (M. leprae) и язву Бурули (M. ulcerans).

Предлагаемое решение

Микобактерии имеют очень необычную внешнюю оболочку, которая важна для их выживания и обеспечивает защиту как от поступающих лекарств, так и от иммунной системы хозяина. Мы знаем, что изменения этого внешнего покрытия могут привести к появлению гораздо менее опасных бактерий. Help Stop TB специально воздействует на молекулы этой внешней оболочки. Что особенного в внешнем покрытии M. Tb? Большинство бактерий имеют внешнюю оболочку или мембрану, которая помогает защитить их от внешней среды. Эти мембраны обычно состоят из смеси жиров, сахаров и белков, выполняющих разные функции. В частности, жиры действуют как барьер против проникновения воды и других водорастворимых молекул в бактерии. M. tb и другие микобактерии имеют дополнительный слой жиров в клеточной стенке. Эти жиры в 3-5 раз длиннее, чем у других бактерий, и содержат уникальную химическую сигнатуру. Эти особые жиры, известные как миколиновые кислоты, представляют интерес для данного проекта.

Иммунный ответ и внешняя оболочка M. Tb

Миколиновые кислоты и их производные иногда способны вырваться из клеточной стенки M. tb, и было показано, что эти свободные миколиновые кислоты инициируют различные иммунные ответы. Что еще более важно, у ВИЧ-инфицированных пациентов они могут активировать иммунные ответы, альтернативные тем, которые обычно отключаются при ВИЧ-инфекции, что дает нам потенциальный альтернативный способ быстрого выявления заражения туберкулезом с помощью анализов крови. То, как миколиновые кислоты могут действовать как антигены (промоторы иммунного ответа), тесно связано с тем, как эти молекулы могут складываться, какую форму принимают эти складки и насколько они плотны. Часть информации, которую мы собираем для Help Stop TB, поможет нам понять это явление.

Цели проекта

Конкретные цели проекта «Помогите остановить туберкулез»:

• Создать базу данных структур миколиновой кислоты, охватывающую различные варианты встречающихся в природе молекул.

• Чтобы узнать, как эти изменения влияют на способ складывания этих молекул - как в воде, так и в более мембраноподобных (клеточных стенках) средах.

• Получение данных моделирования, необходимых для создания полномасштабных моделей мембран, которые будут напрямую способствовать лучшему пониманию поведения молекулы в ее естественной среде.

• Чтобы лучше понять различные эффекты миколиновых кислот и их производных на иммунную систему. Конкретные цели, перечисленные выше, в конечном итоге являются способом улучшения нашего понимания того, как туберкулез защищает себя от лекарств и атак со стороны иммунной системы хозяина, с более широкой целью разработки стратегий, позволяющих уклоняться от этой защиты.

Другие источники:

Чтобы узнать больше о туберкулезе:

• Всемирная организация здравоохранения: http://www.who.int/topics/tuberculosis/en/ • Центры по контролю и профилактике заболеваний: http://www.cdc.gov/tb/

Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID): https://www.niaid.nih.gov/topics/tuberculosis/Pages/Default.aspx • Национальная служба здравоохранения (NHS): http://www.nhs.uk/conditions/Tuberculosis/Pages/Introduction.aspx

 

Загруженные файлы:
  • Вам нужно войти, чтобы просматривать прикрепленные файлы..
Array

Интервью с командой Help Stop TB (Машинный перевод)

Уважаемые волонтеры, Команда Help Stop Tuberculosis сотрудничает с World Community Grid уже почти шесть лет и благодаря вам добилась жизненно важных результатов исследований. Мы надеемся, что вы найдете эту статью в стиле интервью информативной и ответите на все вопросы, которые могут у вас возникнуть об их исследованиях!

На что направлен ваш проект?

Наш проект направлен на изучение структурных и организационных свойств миколовых кислот: очень длинных жирных кислот, являющихся неотъемлемой частью лекарственной устойчивости туберкулеза. Миколиновые кислоты намного длиннее многих других липидов, что позволяет им складываться в сложные структуры, чего не может сделать обычная жирная кислота. Бактерии Mycobacterium tuberculosis используют эти сложные структуры для создания почти непроницаемой клеточной стенки, собирая миколовые кислоты вместе, как кусочки головоломки, не позволяя лекарствам и нашим иммунным клеткам эффективно выполнять свою работу. Мы создаем симуляции складывания миколовых кислот с течением времени, чтобы наметить их поведение при складывании и понять, как формы, которые они принимают, изменяют свойства, которые они демонстрируют, однако для этого нам необходимо создать сотни потенциальных комбинаций различных кислот при различных температурах и растворителях.  Именно здесь необходима World Community Grid, поскольку такие крупномасштабные симуляции и анализ были бы невозможны без помощи множества добровольцев, обеспечивающих вычислительную мощность. Наша работа имеет ряд захватывающих потенциальных применений в будущем: во-первых, понимание того, как миколовые кислоты укрепляют клеточную стенку, позволит разработать более обоснованный дизайн лекарств. Если мы знаем, как это работает, мы можем узнать, как это сломать! Во-вторых, мы можем использовать знания, полученные о миколовых кислотах, для разработки наших собственных устойчивых клеточных стенок (например, в промышленных микробах, чтобы сделать их более устойчивыми) и, в более широком смысле, для исследования других очень гибких и «гибких» молекул.

Как на проект повлиял период простоя WCG?

Время простоя позволило нам консолидировать данные, рассчитанные WCG до сих пор, и позволило нам продолжить разработку идей для новых аспектов исследования, включая наш собственный «параметр покачивания» для описания гибкости молекул. У нас также был неотъемлемый и ценный член команды, Кристоф Ягер, который оставил проект ради новых пастбищ, поэтому мы тщательно планировали наши следующие шаги, чтобы справиться с этой потерей.

Чего достигли ваши исследования на данный момент?

Благодаря помощи волонтеров у нас есть один из самых больших гибких наборов данных молекулярной динамики, и мы добились быстрого прогресса в понимании очень сложных динамических систем. Это открывает новые возможности для машинного обучения и дает разные точки зрения на проблему кластеризации данных, которая в настоящее время является серьезной проблемой. Это предлагает нам потенциал для новых взглядов на другие интересные химические системы, которые до сих пор было трудно анализировать из-за их динамики, такие как внутренне неупорядоченные белки.

Что могут сделать волонтеры?

Мы ценим поддержку и энтузиазм волонтеров на форумах — моральная поддержка бесценна, когда наука становится сложной. Волонтеры всегда могут помочь, когда они повышают осведомленность сообщества о ценных проектах WCG и их более широком влиянии. Это особенно важно для нашего проекта, поскольку мы наблюдаем возрождение туберкулеза во всем мире на фоне пандемии COVID. Здесь ключевое значение имеет информирование о том, насколько опасной может быть болезнь, почему мы наблюдаем устойчивость к антибиотикам и важность глобальных программ вакцинации.

Планируются ли какие-либо расширения или новые проекты в ближайшем будущем?

На основе новых аналитических инструментов, которые мы разрабатываем с текущим набором данных, мы рассматриваем возможность расширения наших молекул до патогенетически важных факторов корда — важных с медицинской точки зрения производных миколовых кислот, которые мы уже рассматривали. Это даст дополнительное представление о том, как химическое соединение миколовых кислот меняет их поведение, и позволит нам дальше развивать наши идеи о моделях клеточных стенок для туберкулеза. Спасибо доктору Анне К. Крофт за ваш вклад, а также всей команде HSTB за их участие в построении лучшего мира.

Оригинал статьи: https://www.worldcommunitygrid.org/about_us/article.s?articleId=776

Array
hoarfrost, Pavel Kirpichenko и Шмяка отреагировали на эту запись.
hoarfrostPavel KirpichenkoШмяка