Att ändra någons genetiska programmering är lättare än du kanske tror. Medan tekniker för att ändra DNA på molekylär nivå blir allt vanligare, Det är också möjligt att helt enkelt slå på eller stänga av gener utan att permanent förändra det underliggande genetiska materialet. Det betyder att vi kan påverka de genetiska instruktionerna som skickas till en organisms kropp genom att ändra dess miljö eller med droger.

Detta område med "epigenetik" hjälper redan läkare att förstå hur vissa sjukdomar fungerar, varför träning kan vara så fördelaktigt, och hur vi kan förändra åldringsprocessen. Men mina kollegor och jag försöker undersöka epigenetikens roll i bakterier.

Vi har nyligen studerat ett möjligt sätt att påverka bakterieepigenetik som kan stoppa infektioner utan att använda antibiotika. Och med tanke på att många bakterier blir resistenta mot befintliga antibiotika, som skulle kunna öppna upp ett viktigt nytt sätt att behandla sjukdomar.

Vår studie tittade på bakterien Acinetobacter baumannii, vilket är en viktig orsak till de infektioner som människor kan få på sjukhus och som dödar upp till 70% av de som är smittade med det. Antibiotika fungerar inte längre på vissa stammar av A. baumannii - och Världshälsoorganisationen rankade det nyligen som det största bakteriella hotet mot människors hälsa.

Vi har redan några så kallade antivirulensläkemedel som inte dödar bakterier men gör dem ofarliga så att kroppens immunsystem kan rensa bort dem utan att lämna några efter för att bli resistenta mot läkemedlet. Att hitta på ett sätt att påverka bakteriens epigenetik som gör buggarna ofarliga kan hjälpa oss att skapa nya antivirulensläkemedel som skulle göra ett stort bidrag till medicinen.

För att starta denna process vände vi oss först till mänsklig epigenetik. Det vanligaste sättet att påverka vår epigenetik är att lägga till en liten molekylär tagg till vårt genetiska material som slår på eller av en relaterad gen. Särskilt, vi kan lägga till en etikett som kallas en acetylgrupp till ett viktigt protein som kallas histon.

Histon organiserar våra 2 m långa DNA-molekyler så att de kan passa snyggt in i våra 100 mikrometer långa celler. Att lägga till acetyltaggen är en naturlig mekanism som används av celler för att ändra hur histon interagerar med DNA. Att lägga till acetyltaggarna aktiverar normalt vissa gener, vilket betyder att de förändrar cellens beteende. Misslyckanden i denna histonmodifieringsprocess är kopplade till cancer, hjärt -kärlsjukdomar och många neurodegenerativa störningar.

Bakterieceller har sin egen version av histon som kallas HU, som organiserar deras DNA och är involverad i att få alla dess funktioner att fungera. Bakterier som kallas "Gram-positiva", som de i vårt matsmältningssystem som hjälper oss att bryta ner mat, kan inte överleva utan att arbeta HU. Och "gramnegativa bakterier", som vanligtvis är de som gör oss sjuka som Salmonella enterica, bli mycket mindre skadliga utan HU.

Nya droger

I vår studie, vi fann att tillsats av en acetyltagg till HU signifikant påverkade hur det interagerade med DNA:t. Detta betyder att det är mycket troligt att en sådan ändring gör epigenetiska förändringar, påverkar hur bakterierna växer och infekterar andra organismer. Så om vi kan skapa läkemedel som gör dessa förändringar av bakteriella proteiner på detta sätt, vi kan få ett nytt sätt att stoppa infektioner.

Detta är en riktigt viktig utmaning inom medicin just nu, eftersom bakterier som är resistenta mot antibiotika dödar 700, 000 människor om året världen över. Om vi ​​inte hittar nya behandlingar, den årliga dödssiffran kan stiga till 10 miljoner år 2025.

När vi väl har verifierat kopplingen mellan specifika epigenetiska förändringar och bakteriell infektion, vi kan börja leta efter ämnen som förändrar bakteriens epigenetik på detta sätt för att göra det mindre skadligt. Det finns redan flera molekyler som riktar sig till mänsklig epigenetik på ett liknande sätt under preklinisk utveckling eller i kliniska prövningar. Så ett läkemedel som "stänger av" bakteriens förmåga att orsaka infektioner kanske inte är för långt borta.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.