Streptococcus mitis i Streptococcus oralis normalnie kolonizują ludzką jamę ustną, ale mogą również wywoływać infekcje. S. mitis i S. oralis są częstymi przyczynami chorób inwazyjnych, w tym bakteriemii, szczególnie u pacjentów z obniżoną odpornością. W związku z tym są pierwszoplanowymi patogenami dla rozwoju infekcyjnego zapalenia wsierdzia (IE). Oporność na antybiotyki u S. mitis i S. oralis wzrasta, co skutkuje mniejszymi możliwościami leczenia i wymaga głębszego zrozumienia podstawowej fizjologii tych organizmów. Pomimo ich znaczenia, geny, które umożliwiają S. mitis i S. oralis rozmnażanie się w krwiobiegu i na zastawkach serca nie zostały wyjaśnione. Ponadto izolaty zakażone są słabo reprezentowane w analizach sekwencjonowania genomu, dlatego nie wiadomo, czy szczepy te posiadają unikalne cechy, które zwiększają ich zdolność do proliferacji w krwiobiegu i na zastawkach serca. Wynika z tego, że niektórzy pacjenci mogą być bardziej narażeni na zakażenie S. mitis lub S. oralis ze względu na szczepy występujące w ich mikrobiomie; identyfikacja cech tych szczepów wraz z czynnikami ryzyka ich występowania u pacjentów umożliwiłaby skuteczniejszą profilaktykę i szybsze leczenie. Proponowane tutaj badania wykorzystują sekwencjonowanie genomu i mutagenezę w celu zbadania genetycznych mechanizmów wirulencji tych bakterii.
W Celu 1, izolaty bakteriemii i zapalenia wsierdzia uzyskane z retrospektywnej kolekcji będą sekwencjonowane i porównywane z izolatami z jamy ustnej przy użyciu podejść filogenomicznych.
Cel 1 obejmuje dwa cele: A. Przetestowanie hipotezy, że specyficzne cechy genetyczne są związane z zakażeniem S. mitis i S. oralis. B. Określenie różnic genomowych pomiędzy S. mitis i S. oralis. Charakterystyka pacjentów będzie również skorelowana w celu określenia, czy wynik infekcji jest bardziej związany z wirulencją organizmu niż z cechami gospodarza.
Cel 2 wykorzysta ukierunkowaną mutagenezę i mutagenezę transpozonową z sekwencjonowaniem (Tn-Seq) do identyfikacji genów wymaganych dla wzrostu S. mitis i S. oralis we krwi i symulowanych wegetacjach wsierdzia. Po ukończeniu, cele te wyjaśnią, co to znaczy być S. mitis lub S. oralis, potencjalnie identyfikując geny lub fenotypy szybko różnicujące dla tych dwóch gatunków; określą, czy istnieją linie wysokiego ryzyka, które są wzbogacone o cechy patogeniczne i/lub oporności na antybiotyki; i rozpoczną rozważania, czy infekcyjność jest podstawową cechą S. mitis i S. oralis. mitis i S. oralis, wzmocniona przez zmienność sekwencji i horyzontalny transfer genów, i/lub czy wirulencja jest bardziej zależna od indywidualnych cech gospodarza.
Public Health Relevance
Paciorkowce grupy viridans, szczególnie Streptococcus mitis i S. oralis, są jedną z głównych przyczyn bakteriemii i infekcyjnego zapalenia wsierdzia. Mechanizmy, które te normalne kolonizatory jamy ustnej człowieka wykorzystują do proliferacji w krwiobiegu i na zastawkach serca nie są znane. Proponowane tutaj badania wykorzystują sekwencjonowanie genomu i modelowanie in vitro w celu zbadania genetycznych mechanizmów wirulencji tych bakterii.