30 april 2021

2021-04-30: Hoe nemen bacteriën het werk van darmcellen over? - How do bacteria take over intestinal cells?​

Gedeeltelijk zicht op vrouw met dikke darm gemaakt van papier (Shutterstock)

Nederlands + English

NEDERLANDS:

Hoe nemen bacteriën het werk van darmcellen over? Dankzij het door israël geleide team weten we het nu

Door: Israel365 News - JUDY SIEGEL-ITZKOVICH 

Darmziekten veroorzaakt door bacteriën plagen talloze mensen over de hele wereld, maar de ziekteverwekkers zijn steeds resistenter tegen antibiotica en moeilijk te overwinnen. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv (TAU) een platform voor kunstmatige intelligentie gecreëerd dat de specifieke eiwitten kan identificeren waarmee bacteriën de darmen kunnen infecteren. Dat is een techniek die de weg effent voor het maken van slimme medicijnen om die eiwitten te neutraliseren en ziekten te voorkomen zonder antibiotica te gebruiken.

Promovendus Naama Wagner en prof. Tal Pupko, hoofd van de School of Biomedicine and Cancer Research aan de faculteit Life Sciences van de TAU en het nieuwe Centre for Artificial Intelligence & Data Science voerden het onderzoek uit. De internationale partners in het onderzoek waren onder meer onderzoekers van Imperial College (geleid door Prof. Gad Frankel) en het Institute for Cancer Research, beide in Londen, en de Technische Universiteit en het National Center for Biotechnology in Madrid. Het is zojuist gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Science onder de titel "Decrypting pathogen effector networks". 

Dergelijke ziekten worden veroorzaakt door pathogene bacteriën die zich hechten aan onze darmcellen. Eenmaal gehecht, gebruiken de bacteriën een soort moleculaire injectiespuit om darmcellen te injecteren met eiwitten die "effectoren" worden genoemd en die zo werken dat zij gezonde cellen overheersen, zoals hackers die computerservers overnemen met een combinatie van coderegels. Maar tot nu toe wisten wetenschappers niet welke eiwitcombinatie de afweermechanismen van de cel kraken. Het nieuwe kunstmatige intelligentieplatform heeft nieuwe effectoren in de bacteriën geïdentificeerd, die experimenteel zijn getest en bevestigd. Als gevolg hiervan voorspelden laboratoriumexperimenten in Londen met succes de eiwitcombinaties die ertoe leiden dat de pathogene bacteriën de darmwerking overnemen.

" Om niet rechtstreeks te werken met de menselijke ziekteverwekker hebben we ons in deze studie gericht op een bacterie die darmaandoeningen veroorzaakt bij muizen, een familielid van de E. coli- bacterie die darmaandoeningen bij mensen veroorzaakt, " zei Wagner. “De kunstmatige intelligentie die we hebben gemaakt, weet effectoren te voorspellen in een verscheidenheid aan pathogene bacteriën, waaronder bacteriën die economisch belangrijke planten aanvallen. Onze berekeningen zijn mogelijk gemaakt door geavanceerde machine-learningtools die gebruik maken van de genetische informatie van een groot aantal bacteriën. Onze partners in Engeland hebben experimenteel bewezen dat het leren buitengewoon nauwkeurig was en dat de effectoren die we hebben geïdentificeerd inderdaad de wapens zijn die door de bacteriën worden gebruikt. "

"Pathogene bacteriën worden behandeld met antibiotica", voegde Pupko eraan toe. “Maar antibiotica doden een groot aantal soorten bacteriën in de hoop dat ook de ziekteverwekkende bacteriën vernietigd worden. Antibiotica zijn dus geen geweer maar een kanon. Bovendien leidt het overmatig gebruik van antibiotica tot de ontwikkeling van antibioticaresistente bacteriën, een wereldwijd probleem dat alleen maar erger wordt, ”vervolgde Pupko. 

“Het begrijpen van de moleculaire basis van de ziekte is een noodzakelijke stap in de ontwikkeling van medicijnen die slimmer zijn dan antibiotica, die de bacteriepopulatie in de darmen helemaal niet zullen schaden. Deze keer ontdekten we de effectoren van darmbacteriën die knaagdieren aanvallen, maar dit is nog maar het begin. We werken al aan het opsporen van effectoren in andere bacteriën in een poging beter te begrijpen hoe ze hun missie uitvoeren in de cellen die ze aanvallen, ”concludeerde hij.


 

 **************************
ENGLISH:

Partial view of woman holding paper made large intestine (Shutterstock)

How do bacteria take over intestinal cells? Thanks to israeli-led team, now we know

By: Israel365 News - JUDY SIEGEL-ITZKOVICH

Intestinal diseases caused by bacteria plague numerous people around the world, but the pathogens are increasingly resistant to antibiotics and difficult to overcome. Now, researchers from Tel Aviv University (TAU) have created an artificial intelligence platform that can identify the specific proteins that allow bacteria to infect the intestines – a technique that paves the way for the creation of smart drugs to neutralize the proteins and prevent disease without using antibiotics.

Doctoral student Naama Wagner and Prof. Tal Pupko, head of the School of Biomedicine and Cancer Research at TAU’s Faculty of Life Sciences and the new Center for Artificial Intelligence & Data Science conducted the research. The international partners in the study included researchers from Imperial College (led by Prof. Gad Frankel) and the Institute for Cancer Research, both in London, and the Technical University and the National Center for Biotechnology in Madrid. It has just been published in the prestigious journal Science under the title “Decrypting pathogen effector networks’.Ramadan clashes

Such diseases are caused by pathogenic bacteria that attach to our intestinal cells. Once attached, the bacteria use a kind of molecular syringe to inject intestinal cells with proteins called “effectors” that work to control healthy cells – like hackers that take over computer servers using a combination of lines of code. But until now, scientists have not known what protein combination it is that cracks the cell’s defense mechanisms. The new artificial intelligence platform has identified novel effectors in the bacteria, which have been experimentally tested and validated. As a result, lab experiments conducted in London successfully predicted the protein combinations that lead to the pathogenic bacteria taking over the intestines.

“In this study, we focused on a bacterium that causes intestinal disease in mice, a relative of the E. coli bacteria that cause intestinal disease in humans, so as not to work directly with the human pathogen,” said Wagner. “The artificial intelligence we created knows how to predict effectors in a variety of pathogenic bacteria, including bacteria that attack plants of economic importance. Our calculations were made possible by advanced machine-learning tools that use the genomic information of a large number of bacteria. Our partners in England proved experimentally that the learning was extremely accurate and that the effectors we identified are indeed the weapons used by the bacteria.”

“Pathogenic bacteria are treated with antibiotics,” added Pupko. “But antibiotics kill a large number of species of bacteria in the hope that the pathogenic bacteria will also be destroyed. Antibiotics are thus not a rifle but a cannon. Moreover, the overuse of antibiotics leads to the development of antibiotic-resistant bacteria, a worldwide problem that is getting worse,” Pupko continued. 

“Understanding the molecular foundation of the disease is a necessary step in the development of drugs that are smarter than antibiotics, which will not harm the bacterial population in the intestines at all. This time we discovered the effectors of gut bacteria that attack rodents, but this is just the beginning. We are already working on detecting effectors in other bacteria in an attempt to better understand how they carry out their mission in the target cells they are attacking,” he concluded.