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结核病是世界上最常见的传染病之一，每年感染近1000万人。治疗该疾病可能具有挑战性，并且需要在数月内递送多种抗生素的组合。这部分是由于结核分枝杆菌亚群中抗生素耐受性的变化，结核分枝杆菌是导致结核病的细菌。
塔夫茨大学医学院的研究人员现在已经确定了与具有相同遗传背景的个体分枝杆菌对抗生素有不同反应的原因相关的特定因素组合。出生时较小的细菌和处于细胞分裂周期开始或结束时的细菌最易感染抗生素，而细胞周期中间较大的细胞耐受性最强。该研究结果于2016年6月30日发表在“ 美国国家科学院院刊”上，阐明了抗生素耐受性的复杂性，并可能改善药物治疗方案的未来设计。
“我们的研究显示，我们认为相同的人群中的细菌实际上并非如此。即使是简单的差异，例如他们出生时的大小也与他们对药物治疗的反应有何不同，”高级研究作者Bree Aldridge说。塔夫茨大学医学院分子生物学和微生物学助理教授，塔夫茨大学工程学院生物医学工程副教授。“我们希望我们最终可以利用这些见解来帮助设计新的，合理的药物组合，通过专门针对对抗生素反应较慢的细胞，可以更有效地治疗结核病和其他疾病。”
Aldridge和她的团队，包括Aldridge实验室的研究技术人员Kirill Richardson，根据结核分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)进行研究，这是一种快速生长的非致病性结核分枝杆菌。研究人员能够分析单个细菌对利福平的反应，利福平是一种用于治疗肺结核的核心前线抗生素。这是通过使用活细胞显微镜，微流体和成像工具以及数学模型来实现的。
相同，但不一样
在之前的一项研究中，Aldridge和她的同事证明了分枝杆菌不对称分裂 - 尽管在遗传上是相同的，但两个子细胞中的一个通常比它的双胞胎更长更快。在目前的研究中，研究小组发现这些较长的细菌受利福平的影响最小。从其母细胞遗传成熟生长极的细菌(生长来源的细胞结构)对抗生素的反应也较慢。
研究人员发现，时间特异性，细菌在暴露于抗生素时所处的细胞分裂周期阶段 - 对易感性有显着影响。利福平敏感细菌很小并且处于其细胞周期的开始阶段，或者更大并且在其细胞周期的最后阶段。细胞周期中间的细菌受抗生素影响最小。
“通过简单地观察细胞生长，我们能够描述快速杀死的细菌和对抗生素反应缓慢的细菌之间的几个差异，”Aldridge说，他是Sackler研究生生物医学院免疫学和分子微生物学课程的教员。塔夫茨大学的科学。“我们希望改进这些多变量描述，以便我们能够预测分枝杆菌中药物敏感性的周期性变化，并最终用它们来缩短结核病的长期和困难的治疗过程。”
该研究的其他作者是Owen T. Bennion，BS，Aldridge实验室研究助理，Murat Cokol博士，Sabanci大学副教授，stanbul，塔夫斯大学医学院访问学者，Shumin Tan，Ph .D。，塔夫斯大学医学院分子生物学和微生物学助理教授，萨克勒学院分子微生物学系教师和麻省总医院Anh Hoang博士。
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