Черная смерть наиболее известна как разрушительная средневековая болезнь, поразившая Европу, Среднюю Азию и Китай. Чума на протяжении веков убила более 200 миллионов человек.
Тем не менее, это никоим образом не искоренено полностью. В 2002 году в индийском штате Химачал-Прадеш произошла вспышка чумы, а в 2008 году на Мадагаскаре было зарегистрировано 18 случаев. Зикетан, город на северо-западе Китая, был помещен на карантин после вспышки в 2009 году, и в том же году в Тобруке, Ливия, было зарегистрировано 16 случаев.
Также неоднократно сообщалось о случаях заболевания в Нью-Мексико, США. Поскольку чума чрезвычайно заразна и смертельно опасна, она является одним из самых опасных видов биологического оружия.Хотя чуму можно лечить антибиотиками, выживаемость снижается с каждым часом, болезнь остается невыявленной. При отсутствии лечения чума часто может привести к смерти в течение очень короткого времени, в зависимости от типа заболевания. «Раннее выявление инфекции имеет первостепенное значение для выживания, — говорит Чаккумкал Аниш, руководитель исследовательской группы гликобиологии в Институте Макса Планка в Потсдаме, — поэтому наша работа может иметь прямые и положительные последствия для выживаемости пациентов».
Чтобы точно обнаружить возбудителя чумы, ученым сначала нужно было идентифицировать олигосахарид в липополисахариде на поверхности Yersinia pestis. Этот олигосахарид может служить специфическим антигеном.
Затем они синтезировали комплексное соединение в многоступенчатом процессе. Впоследствии химики связали молекулу сахара с белком, который используется во многих вакцинах для усиления иммунной реакции. Полученный гликопротеин, продуцируемый сахарно-белковым соединением, использовали для запуска иммунной реакции у мышей.
Ученые использовали это обстоятельство для создания антител к возбудителю чумы с помощью иммунных клеток мыши.Антитела могут идентифицировать чумные бактерии с высокой избирательностью (точностью) без искажения результата другими бактериями, биохимически связанными с чумой.
Таким образом, ученые фактически провели быстрый тест на Черную смерть. На самом деле, есть много способов использовать это конкретное открытие в медицинской практике. С одной стороны, гликан или его гликоконъюгаты можно наносить на тест-полоски, где он действует как антиген и улавливает антитела из крови инфицированных пациентов.
Комплексы антиген-антитело очень легко обнаружить с помощью флуоресцирующих белков. С другой стороны, антитела могут обеспечить способ прямого обнаружения возбудителя чумы в инфицированной ткани. Здесь также флуоресцирующие белки используются для определения того, прикрепились ли антитела к бактериальной поверхности.«Эти надежные тесты просты и экономичны в использовании», — говорит Питер Сибергер.
Это дает новому подходу большие преимущества по сравнению с методами тестирования, используемыми до сих пор. В прошлом возбудители чумы выявлялись с помощью фенотипирования или генного тестирования. Проблема с этими методами в том, что они сложны, дороги и медленны, и, более того, у них высокая частота отказов.Новый метод является прямым результатом успехов исследований в области гликомики.
Эта область посвящена изучению углеводов, включая все сахара, и их роли в биологии. Ученые теперь могут идентифицировать и синтезировать все более сложные молекулы углеводов. «У нас есть возможность синтезировать сложные молекулы из простых химических строительных блоков, как дети, использующие кубики Lego для постройки космического корабля», — объясняет Чаккумкал Аниш. «Это только начало — мы только начали использовать возможности, которые это открывает».
Химические методы означают гораздо больше, чем просто научные достижения. Они также помогают ученым придумывать новые методы диагностики и лечения и разрабатывать вакцины от различных заболеваний. «Фундаментальные исследования имеют внутреннюю ценность», — говорит Питер Сибергер. «Но в области гликомики мы все в большей степени можем переводить наши исследования непосредственно в приложения, имеющие практическую ценность, очень похожую на ценность, которую наша последняя разработка имеет для мира медицины».