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据威尔康奈尔医学院和麻省理工学院的研究人员称，结核病细菌依赖于一个基因家族，这些基因家族帮助它们在咳嗽、打喷嚏或说话时从一个人的肺部转移到另一个人的肺部，这是一段充满挑战的旅程。这一发现为结核病治疗提供了新的靶点，可以同时治疗感染和防止细菌传播。
研究人员来自威尔·康奈尔医学院和麻省理工学院，他们发现结核杆菌依赖于一组基因，这些基因帮助它们在咳嗽、打喷嚏或说话时从一个人的肺部传播到另一个人的肺部。这项研究为结核病治疗提供了新的靶点，有望同时治疗感染并阻止细菌传播。
迄今为止，人们对这种传播过程知之甚少——当携带细菌的飞沫被喷入空气中时，它们必须承受温度、氧气水平、湿度和化学成分的变化。3月7日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究首次揭示，结核杆菌并非被动地承受这些转变，而是会激活数百个基因以适应和生存。
许多被识别的基因此前被认为并不重要，因为它们在人感染时似乎并不影响疾病进程。然而，这项新研究表明，这些基因对于成功的人际传播至关重要。
“如果有一种药物能够针对这些基因，它不仅可以有效治疗个体，甚至在该人治愈之前，就能阻止感染传播给他人。”共同通讯作者、威尔·康奈尔医学院微生物学和免疫学系主任、R.A. Rees Pritchett微生物学教授卡尔·纳森博士说。
到目前为止，结核病的研究大多集中在它的病理生理学——细菌感染宿主的机制，以及诊断和治疗疾病的方法上。“我们在空气传播方面存在一个盲点，即病原体在空气中循环时如何承受这些突然的变化。”共同通讯作者、麻省理工学院流体动力学疾病传播实验室主任、流体与健康网络成员、土木与环境工程系和机械工程系以及医学工程与科学研究所教授莉迪亚·布罗伊巴博士说，“现在我们通过这些基因，了解了结核病用来保护自己的工具。”
为了更准确地了解细菌传播，纳森博士——结核病和细菌生命周期中依赖基因领域的领导者——与布罗伊巴博士——液滴传播颗粒和病原体生物物理学方面的专家——携手合作。
揭示生存机制
结核分枝杆菌会导致一种呼吸道疾病，每年在全球导致超过百万人死亡。这种细菌极具传染性，通过感染者的微小飞沫传播到空气中，附近的人吸入这些飞沫后就会感染。
以往对结核病的大部分实验研究都是基于在实验室溶液中培养的细菌。但研究团队发现，这种液体的化学成分与结核病患者实际排出的微小飞沫非常不同。他们还排除了痰液——患者常用于诊断测试的黏性液体，因为它太黏稠，无法分解成可吸入的飞沫。
研究人员根据对感染肺组织的分析，开发出一种更接近实际的液体。它在成分、黏度、表面张力和飞沫大小上与患者呼出的空气中的飞沫相似。
接下来，他们用这种液体将不同混合物以微小的单个飞沫形式沉积到平板上，并详细测量它们的蒸发情况。为了模拟飞沫在飞行中的情况，平板被放入一个极度干燥的室内以加速蒸发。每个飞沫都包含一种特定基因被敲低的细菌菌株，以观察哪些基因影响细菌在飞沫蒸发过程中的存活。
在测试的4000个基因中，他们发现有一组几百个基因似乎只有在结核杆菌面临空气传播条件时才变得重要。这些基因帮助它们适应这种真实的液体、从肺部深处进入空气的大气变化以及蒸发带来的压力。
基因揭示损伤控制线索
研究人员发现，许多细菌依赖于生存的基因都涉及修复氧化蛋白的损伤，例如暴露在空气中的蛋白，或者销毁无法修复的受损蛋白。另一组基因则帮助细菌抵抗在微小飞沫中的脱水。
“我们发现了一份非常长的候选名单。”纳森博士说，“有数百个基因，其中一些比其他基因更明显地涉及帮助结核病在其传播阶段存活。”
研究人员指出，这些实验并不是细菌空气传播的完整模型。展望未来，研究人员已经设计并开始了实验，允许他们在飞沫飞行中研究蒸发。这个更准确的平台将有助于确认新发现的基因是否在结核杆菌的传播过程中起到保护作用，这可能为阻断这些防御机制的治疗方法铺平道路。
“等待识别出患有结核病的人，然后治疗并治愈他们，这是一种非常低效的阻止大流行的方法。”纳森博士说，“大多数呼出结核杆菌的人还没有得到诊断。因此，我们必须阻断其传播。如果你对这个过程一无所知，你该如何做到这一点？现在我们有一些想法了。”
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