Ames stam

Ames -stammen är en av 89 kända stammar av mjältbrandsbakterien ( Bacillus anthracis ) . Den isolerades från en sjuk 14 månader gammal Beefmaster - kviga som dog i Sarita, Texas 1981. Stammen isolerades vid Texas Veterinary Medical Diagnostic Laboratory och ett prov skickades till United States Army Medical Research Institute of Infectious Diseases ( USAMRIID). Forskare vid USAMRIID trodde felaktigt att stammen kom från Ames, Iowa eftersom returadressen på paketet var USDA:s National Veterinary Services Laboratories i Ames och felmärkt provet.

Ames-stammen fick stor uppmärksamhet under mjältbrandsattackerna 2001 när sju brev som innehöll den skickades till media och amerikanska senatorer den 18 september 2001 och 9 oktober 2001.

På grund av dess virulens används Ames-stammen av USA för att utveckla vacciner och testa deras effektivitet. Användningen av Ames-stammen började på 1980-talet, efter att arbetet med att beväpna Vollum 1B-stammen avslutades och alla beväpnade bestånd förstördes efter slutet av USA:s biologiska krigsföringsprogram 1969.

Virulens

Virulensplasmider

Forskare har identifierat två specifika virulensplasmider i B. anthracis , där Ames-stammen uttrycker större virulens jämfört med andra stammar. Virulensen hos B. anthracis är resultatet av två plasmider, pXO1 och pXO2. Plasmid pXO2 kodar för en antifagocytisk poly-D-glutaminsyrakapsel, som gör att B. anthracis kan undvika värdens immunsystem. Plasmiden pXO1 kodar för tre toxinproteiner: ödemfaktor (EF), dödlig faktor (LF) och skyddande antigen (PA). Variation i virulens kan förklaras av närvaron eller frånvaron av plasmider; till exempel anses isolat som saknar antingen pXO1 eller pXO2 som försvagade, vilket betyder att de inte kommer att orsaka signifikant infektion. En möjlig mekanism som kan vara ansvarig för regleringen av virulens är antalet kopior av plasmider per cell. Antalet plasmider bland isolaten varierar, med så många som 243 kopior av pXO1 och 32 kopior av pXO2 per cell. Studier har visat att pXO2 bidrar signifikant till den observerade variationen i virulens, eftersom mutanter som producerar större mängder av kapseln visar en högre nivå av virulens. Virulenta stammar som botades från pXO1-plasmiden men som hade Ames pXO2-plasmiden var fortfarande helt virulenta för möss; sålunda verkar Ames pXO2-plasmiden specifikt ge en högre nivå av virulens, eftersom stammar som saknar en av plasmiderna vanligtvis är försvagade. Dessutom visade sig isolat som bar Ames pXO2 vara mer virulenta än de med Vollum 1B stam pXO2, också en virulent stam. En annan välkänd stam av mjältbrand, Sterne-stammen , är avirulent, vilket betyder att den inte orsakar signifikant sjukdom hos djur eller människor.

Antibiotikaresistens

Ames-stammen är resistent mot antibiotika, medan andra stammar inte uppvisar samma nivå av resistens. Ames-stammen är svår att behandla eftersom den innehåller både ett inducerbart 𝛃-laktamas och ett cefalosporinas; därför rekommenderas inte längre behandling med enbart penicillin eller amoxicillin . Ciprofloxacin är den rekommenderade behandlingen för respiratorisk mjältbrand, men studier har visat att en nyare fluorokinolon , gatifloxacin , kan öka överlevnaden för möss som är mottagliga för Ames-stammen.

Sterne-stammen har två funktionella 𝛃-laktamaser, men genuttryck är vanligtvis inte tillräckligt för att tillåta läkemedelsresistens. Sterne-stammen fungerar som en bra jämförelse med andra mjältbrandsstammar, eftersom den är en prototypisk och lättarbetad stam, med känslighet för penicillin.

Mjältbrandsvacciner

Vaccinutveckling med försvagade stammar

Virulens kan vanligtvis reduceras genom att ta bort virulensplasmiderna, och dessa försvagade stammar kan användas för att göra vacciner mot B. anthracis . Om antingen pXO1- eller pXO2-plasmiden saknas, kan stammen inte producera alla virulensfaktorer och anses vara försvagad. Sterne-stammen saknar naturligt en pXO2-plasmid; sålunda är det försvagat och kan säkert användas för att generera ett immunsvar. För att skapa försvagade stammar tas virulensplasmiden pXO1 vanligtvis bort, men Ames-stammen kan fortfarande vara virulent i musmodeller om pXO1-plasmiden tas bort, men pXO2-plasmiden finns kvar.

Mjältbrandsvacciner används för immunisering av både boskap och människor. Ett av de mest använda mjältbrandsvaccinerna idag är baserat på Sterne-stammen, i form av ett levande sporvaccin för djur. Ett vaccin med levande sporer är farligt för människor, så vaccin baserade på det utsöndrade toxinproteinet, skyddande antigen (PA), har utforskats. PA-vacciner är dock mindre skyddande än levande sporvacciner, och ett PA-baserat vaccin mot Ames-stammen för människor har inte utvecklats.

Befintliga mjältbrandsvacciner

Det enda licensierade humana mjältbrandsvaccinet i Amerika, Anthrax vaccine adsorbed (AVA), är baserat på skyddande antigen och har varierande framgång mot Ames beroende på djurmodell. Denna inkonsekvens tyder på att flera modellorganismer måste studeras när man testar vacciner för mänskligt bruk. För närvarande undersöker forskare ett sätt att inaktivera mjältbrandsporer, såsom med formaldehyd ; detta skulle ge ett alternativ till de levande sporerna och PA-vaccinerna.

Stamspårning

Identifieringen av stamspecifika enkelnukleotidpolymorfismer (SNP) i Ames-stammen möjliggör utveckling av diagnostiska tester som kan hjälpa till att spåra utbrott. SNP kan definiera specifika genetiska grupper och är därför viktiga för att detektera och subtypa bakteriella patogener. Sex SNP identifieras som mycket specifika och ses endast i Ames-stammen; det finns fyra på kromosomen, en på pXO1-plasmiden och en på pXO2-plasmiden. Vilken som helst av de sex SNP:erna kan skilja Ames-stammen från de andra 88 B. anthracis stammar. En av SNP:erna har dock mindre diskriminerande kraft mot stammar som är nära besläktade med Ames.

Med hjälp av Ames-stamspecifika SNP och realtids- PCR kan utredarna antingen bekräfta eller avkrefta tusentals prover som Ames-stammen. Stabiliteten hos dessa SNP som diagnostiska markörer är ett resultat av de låga mutationshastigheterna i DNA från B. anthracis . Avsaknaden av dessa mutationshändelser begränsar sannolikheten för att observera ett falskt positivt i dessa analyser, eftersom det är osannolikt att stammen kommer att mutera till ett nytt eller förfäders tillstånd. Dessutom har mjältbrand denna minskade genetiska variabilitet eftersom dess sporer kan förbli vilande under en längre tid, och bör inte ackumulera genetiska mutationer eftersom de förblir inaktiva. Den stabila karaktären hos Ames-stammen tillåter således forskare att leta efter små genetiska variationer och koppla dem till ett källprov. Tillvägagångssättet att använda stamspecifika SNP: er möjliggör mycket specifik stamidentifiering som kan tillämpas brett på andra bioterrormedel.

externa länkar