Runt 1,5 miljoner dödsfall orsakas varje år runtom i världen av tuberkulos. Mycobacterium tuberculosis är därmed ett globalt hälsoproblem, och situationen förvärras av att infektionen kräver långtidsbehandling med antibiotika för att elimineras. Långtidsbehandling anses nödvändig därför att mykobakteriepopulationen är funktionellt heterogen och innehåller celler som i varierande grad är känsliga för antibiotika.
Amerikanska forskare har nu studerat denna hypotes genom att odla bakterier i en särskild kammare, där bakteriell växt kan visualiseras och övervakas. Eftersom den genetiska styrningen av celltillväxt och celldelning är högt konserverad bland mykobakterier användes i studien M smegmatis, en nära släkting till M tuberculosis, då M smegmatis är lättare att studera i experiment och forskarna anser att fynden bör kunna generaliseras till M tuberculosis.
Det visade sig finnas en påtaglig heterogenitet i hur en mykobakteriepopulation växer till. Mykobakterierna växer på ett ovanligt, unipolärt sätt, vilket leder till asymmetrisk tillväxt. När cellen sedan delar sig, delar den sig även asymmetriskt och ger upphov till dotterceller som växer i olika takt. I sina experiment visade forskarna vidare att dessa olika grupper av dotterceller svarade olika på samma antibiotikum, vilket tyder på att den asymmetriska delningen snabbt ger upphov till distinkta fysiologiska subgrupper av mykobakterier. De mykobakterier som växte snabbast var exempelvis känsligare (än sina långsamma syskonbakterier) för antibiotika som inhiberar bildning av cellväggar, såsom meropenem och cykloserin. De celler som växte långsammare var däremot mer känsliga för rifampicin, som inhiberar RNA-polymeras.
Om dessa mekanismer fungerar på samma sätt i M tuberculosis som i M smegmatis kan de bidra till att förklara den höga variabiliteten i utfallet av tuberkulosinfektioner och behandling.