Publicerad: 2020-12-08 00:30 | Uppdaterad: 2020-12-08 08:09

Studie visar varför vissa kan bli allvarligt sjuka av meningokockbakterier

Färgad svepelektronmikroskopbild av bakterien Neisseria meningitidis.
Färgad svepelektronmikroskopbild av bakterien Neisseria meningitidis. Bild: Hannes Eichner, Francesco Righetti and Edmund Loh.

Forskare vid Karolinska Institutet har kommit ett steg närmare i att förstå varför vissa personer blir allvarligt sjuka eller dör av en vanlig bakterie som är ofarlig för de allra flesta. I en studie som publiceras i tidskriften The Lancet Microbe kopplar forskarna RNA mutationer i bakterien Neisseria meningitidis till invasiv meningokockinfektion. Det är första gången ett icke-kodande RNA i en bakterie har kopplats till sjukdomsutveckling.

Forskarna har också designat och validerat ett PCR-test som kan upptäcka dessa mutationer.

Edmund Loh
Biträdande lektor Edmund Loh. Foto: Francesco Righetti

- Vi fann att icke-kodade RNA mutationer i bakterien N. meningitidis förekommer nästan dubbelt så ofta i allvarliga fall av meningokocksjukdom, som är en ovanlig men allvarlig infektion som kan leda till döden. Det är första gången ett icke-kodande RNA i en bakterie har kunnat kopplas till sjukdomsutveckling i människa, säger Edmund Loh, korresponderande författare och biträdande lektor vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet.

N. meningitidis är en bakterie som påträffas i svalget hos 10 till 15 procent av den mänskliga befolkningen. Den orsakar vanligtvis inte sjukdom, men när den gör det, kan förloppet gå väldigt snabbt och drabbade kan bli allvarligt sjuka och dö inom några timmar om de inte får behandling.

Kopplar RNAT till sjukdomsutveckling

Arbetet med den här studien började 2017 när en stam av N. meningitidis-bakterien isolerades från en svensk tonåring som dog av hjärnhinneinflammation orsakad av meningokockinfektion. Vid jämförelser med en annan stam av samma bakterie som isolerats från en asymtomatisk individ, upptäckte forskarna mutationer i en regulatorisk icke-kodande RNA molekyl som kallas RNA-termosensor, eller RNAT, i stammen från den avlidna tonåringen.   

Denna upptäckt sporrade forskarna till att samla in och analysera fler än 7 000 RNAT-konfigurationer av N. meningitidis från hela Europa. Totalt hittade forskarna fem nya varianter av RNAT:er som kunde kopplas till sjukdom, det vill säga att de i högre utsträckning förekom hos individer som blivit sjuka av bakterien.

Jens Karlsson
Doktorand Jens Karlsson. Foto: Francesco Righetti

Dessa varianter delade en gemensam egenskap i att de producerade fler och större kapslar som omslöt bakterien and därigenom hjälpte den att undslippa kroppens immunförsvar.

- Det här är första gången vi har kunnat koppla en RNAT:s effekt till utvecklingen av hjärnhinneinflammation. Det ger stöd till ytterligare forskning om detta och andra icke-kodande RNA:s potentiella inblandning i utvecklingen av bakteriesjukdomar, säger Jens Karlsson, studiens försteförfattare och doktorand vid samma institution.

PCR-test

Som en del av studien utvecklade forskarna också ett snabbt PCR-test som kan upptäcka dessa RNAT mutationer.

- I framtiden kan detta PCR-test kombineras med ett enkelt näsprov på en klinik och därigenom möjliggöra snabb identifiering av dessa mutationer och efterföljande behandling, avslutar Edmund Loh.

Studien har finansierats av Stiftelsen för strategisk forskning, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och Vetenskapsrådet.

Fakta om RNA

  • RNA (ribonukleinsyra) är molekyler som har många olika funktioner i cellerna. Det finns flera sorters RNA, till exempel RNA som överför information om vilka proteiner ska bildas och RNA som reglerar uttryck av olika gener.
  • Icke-kodande RNA är molekyler som inte bidrar till att bilda protein. Det antas finnas tusentals av dem i det mänskliga genomet, inklusive många vars funktioner man ännu inte förstått. Vissa har kopplats till utvecklingen av sjukdomar såsom cancer och alzheimer.
  • Icke-kodande RNA i bakterier bidrar till att reglera flera fysiologiska processer. Exempelvis härstammar det Nobelprisbelönade CRISPR/Cas9 genredigeringsverktyget delvis från upptäckten av den icke-kodande RNA-molekylen, tracrRNA, vars funktion är att oskadliggöra virus genom att klippa sönder deras DNA.
  • I den här studien kopplar forskarna den icke-kodade RNA-molekylen RNA-termosensor, eller RNAT, i bakterien Neisseria meningitidis till utvecklingen av invasiv meningokocksjukdom. Det är första gången en icke-kodande RNA-molekyl i en bakterie har kopplats till sjukdomsutveckling i människa.

Publikation

Novel hypercapsulation RNA thermosensor variants in Neisseria meningitidis and their association with invasive meningococcal disease: a genetic and phenotypic investigation and molecular epidemiological study,” Jens Karlsson, Hannes Eichner, Cecilia Andersson, Susanne Jacobsson, Edmund Loh, The Lancet Microbe, online 8 december, 2020, doi: 10/1016/S2666-5247(20)30146-4