Vergleichende Genomik und Transkriptomik in Trachom

Trachom ist eine chronische Augenerkrankung, welche die weltweit führende Ursache für infektiöse Blindheit ist. Sie wird hervorgerufen durch wiederholte Infektion der Bindehaut mit dem Bakterium Chlamydia trachomatis. Trachom ist ein Problem für die Volksgesundheit in 41 Ländern und verantwortlich für die Sehbeeinträchtigung von rund 2,2 Millionen Menschen. Afrika beheimatet 89% der geschätzt 232 Millionen Fälle von Trachom. Äthiopien hat trotz jahrelanger Interventionen die höchste Anzahl aktiver Trachom-Fälle. Die vorrangige Intervention, die in Äthiopien durchgeführt wird, ist die wiederholte jährliche oder halbjährliche Behandlung von Kindern mit oralen Antibiotika als Teil des SAFE-Programms der Weltgesundheitsorganisation (WHO). SAFE steht für Surgery (Operation), um die nach innen gerichteten Wimpern zu korrigieren, Antibiotika um C. trachomatis zu behandeln, Face washing (Gesicht waschen) um einer Infektion vorzubeugen und Environmental changes (Veränderungen der Umgebung) wie zum Beispiel die Installation von Latrinen, um die allgemeine Hygiene zu verbessern. Nach 15 Jahren S- und A- Behandlung in Äthiopien ist ein neuer Zugang erforderlich, um Trachom in Afrika zu bekämpfen. Die Zielsetzung dieses Projekts ist die Feststellung der zugrundeliegenden Ursachen von Trachom in Äthiopien. Wir werden die Diversität von C. trachomatis-Stämmen sowie wirts- und erregerspezifische Reaktionen auf die Infektion mit C. trachomatis identifizieren, welche die (Wieder-)Infektion und Übertragung des Bakteriums möglicherweise begünstigen. Unter der Verwendung vergleichender Ganzgenom-Sequenzierungstechnik werden wir die genomische Vielfalt von C. trachomatis-Stämmen unter infizierten Personen aus Dörfern in der trachom- hyperendemischen Region Amhara in Äthiopien untersuchen, um jene Gene und Mutationen zu identifizieren, welche für die Verbreitung und Intensivierung von Augeninfektionen und erkrankungen in der Bevölkerung entscheidend sind. Darüber hinaus werden wir Interaktionen zwischen dem Wirt und C. trachomatis-Stämmen von Trachompatienten untersuchen, indem wir menschliche Zellen infizieren und die Wirts- und Bakterienreaktionen analysieren. Dies wird uns dabei helfen, jene Bedingungen zu identifizieren, welche (Wieder-)Infektionen und deren Aufrechterhaltung bei äthiopischen Trachompatienten vorantreiben. Wir hoffen, neue therapeutischeAnsätzeund Präventionsstrategienzu entwickeln, umInfektionen, Übertragungen und die verheerenden Folgen von Blindheit in Äthiopien und anderen Teilen Afrikas, in denen Trachom endemisch ist, zu verringern bzw. zu verhindern.

Trachom, eine schwere Augeninfektion, die durch das Bakterium Chlamydia trachomatis (Ct) verursacht wird, ist weltweit die häufigste Ursache für vermeidbare Erblindung. Diese Krankheit, die in vielen ressourcenarmen Regionen verbreitet ist, betrifft besonders afrikanische Länder. Unsere Forschung untersucht die genetische Vielfalt und Evolution zweier Hauptstämme von Ct, genannt Serovar A (SvA) und Serovar B (SvB), in trachom-endemischen Gemeinschaften in Gambia und Nordtansania. Darüber hinaus analysieren wir, wie diese Ct-Stämme mithilfe der Transkriptomik mit Wirtszellen interagieren, was uns hilft zu verstehen, wie menschliche Zellen auf molekularer Ebene auf die Infektion reagieren. In Gambia haben wir genetische Unterschiede zwischen Ct-Stämmen in verschiedenen Dörfern vor der Einführung von Massenantibiotikabehandlungen analysiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass einzigartige genetische Veränderungen in den SvA- und SvB-Stämmen die Fähigkeit des Bakteriums, zu überleben und sich zu verbreiten, beeinflussen könnten, was möglicherweise Anpassungen in den Strategien zur Bekämpfung von Trachom erforderlich macht. In Tansania haben wir Ct-Stämme vier Jahre lang vor und nach gemeindeweiten Antibiotikabehandlungen überwacht. Bemerkenswerterweise stellten wir fest, dass der hartnäckigere SvA-Stamm nach diesen Behandlungen häufiger auftrat und einzigartige genetische Anpassungen aufwies, was darauf hindeutet, dass sich bestimmte Stämme im Laufe der Zeit entwickeln könnten, um dem Antibiotikadruck standzuhalten. Die Transkriptomik-Analyse der Wirtszellen zeigte unterschiedliche Muster als Reaktion auf die Infektion durch Ct SvA und SvB. Insbesondere zeigten menschliche Konjunktivalzellen eine erhöhte Expression von entzündungsbezogenen Genen als Reaktion auf SvB im Vergleich zu SvA, was darauf hindeutet, dass SvB möglicherweise eine stärkere Entzündungsreaktion während der Anfangsphase der Infektion auslöst. Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke, wie sich Ct-Stämme in trachom-endemischen Populationen entwickeln. Die Erkenntnisse zur genetischen Anpassung könnten gezieltere Interventionen ermöglichen, mit dem Ziel, die Übertragung von Trachom zu reduzieren und letztlich Erblindung in größerem Maßstab zu verhindern. Darüber hinaus deutet die Transkriptomik-Daten darauf hin, dass verschiedene Ct-Stämme bei Augeninfektionen unterschiedliche Reaktionen hervorrufen könnten, was die Möglichkeit aufzeigt, Interventionen zu entwickeln, die nicht nur die Übertragung kontrollieren, sondern auch den entzündlichen Schaden mindern, der zur Erblindung führt. Weitere Studien sind notwendig, um unser Verständnis der Interaktion von Ct mit seinen eukaryotischen Wirtszellen zu vertiefen und herauszufinden, wie Ct sich möglicherweise unter fortlaufenden Antibiotikabehandlungen anpasst.