Sitoutuneet solunsisäiset bakteerit ovat täydellisiä loisia, jotka usein salaa käyttävät isännän resursseja voidakseen kehittyä ja lopulta siirtyä uuteen isäntään. Tämän selviytymisstrategian yleinen menestys on epäilemättä seurausta eukaryoottisten isäntien kanssa satojen miljoonien vuosien aikana tapahtuneesta yhteisevoluutiosta. Monet pakolliset solunsisäiset bakteerilajit ovatkin patogeenejä, joilla on merkittäviä kielteisiä vaikutuksia ihmisten terveyteen maailmanlaajuisesti. Tämä yhteys ihmisten sairauksiin ja näiden loisten kiehtova infektiobiologia tekevät niistä erinomaisia tutkimuskohteita. Huolimatta yleisestä ehdottomasta vaatimuksesta kasvaa eukaryoottisolujen sisällä, tämä bakteeriluokka on kehittänyt erillisiä strategioita, jotka mahdollistavat erilaisten kudosten, solutyyppien ja jopa subcellulaaristen markkinarakojen kolonisaation. Olemme koonneet yhteen kokoelman mielipide-, katsaus- ja primaaritutkimusartikkeleita, joissa syvennytään pakollisten solunsisäisten bakteerien usein ainutlaatuiseen biologiaan. Tämän Special Topics Editionin lukija löytää esimerkkejä Chlamydian, Anaplasman, Ehrlichian ja Rickettsian käyttämistä virulenssistrategioista. Olemme ottaneet myös Coxiellan mukaan pakollisten solunsisäisten bakteerien tarkasteluun. Vaikka äskettäin on kehitetty isäntäsoluista riippumaton viljelymenetelmä (ks. katsaus Beare et al., 2011), Coxiella burnetii rajoittuu edelleen solunsisäiseen kasvuun luonnollisissa olosuhteissa. Katettuun infektiobiologiaan kuuluvat isäntäsolujen invaasiomekanismit, isäntäsolujen vastaisten proteiinien tuotanto ja eritys, ravinteiden hankinta ja isännän immuunivaste. Valitettavasti biologia, joka tekee tästä mikrobiluokasta niin mielenkiintoisen, on usein myös aiheuttanut esteitä, jotka vaikeuttavat tutkimusta. Näitä kysymyksiä käsitellään myös artikkeleissa, jotka toivottavasti näyttävät tietä eteenpäin.
Kyky tunkeutua ja päästä isäntäsolun sisälle on ilmeisen tärkeää pakollisille solunsisäisille bakteereille. Tarttumisen ja tunkeutumisen tarkat mekanismit ovat kuitenkin useimmilla lajeilla edelleen selvittämättä. Chan ja muut (2010) tarkastelevat Rickettsia spp.:n tarttumista ja invaasiota koskevaa nykytietämystä ja korostavat, miten näihin tapahtumiin puuttuminen voisi johtaa uusiin ennaltaehkäisy- ja hoitomuotoihin. Tämä on erityisen tärkeää, koska isännän immuunivasteen tehokkuus voi olla rajallinen vasteena tähän loisluokkaan kuuluville loisille. Vaikka pakollinen solunsisäinen elämäntapa varmasti suojaa patogeenejä jonkin verran isännän puolustusmekanismeilta, jotkin loisproteiinit ovat erittäin immunogeenisia. Gall ym. (2011) luonnehtivat in vitro- ja in vivo -immuunivasteet klamydia-antigeeneille, ja heidän raporttinsa herättää kysymyksiä siitä, miten immuunivaste vaikuttaa klamydiatautiin liittyvään patologiaan.
Toisin kuin Rickettsia spp:llä, C. burnetii:n ja Chlamydia spp:n solunsisäinen kehitys tapahtuu membraaniin sidotussa parasiittifoorisessa vacuolissa. Tällainen eristäminen asettaa näille organismeille ainutlaatuisia haasteita ja edellyttää mekanismeja tämän ainutlaatuisen lokeron perustamiseksi ja ylläpitämiseksi. Hussain et al. (2011) tutkivat eukaryoottisten tekijöiden osuutta C. burnetii -bakteerin sisältämän vakuolin muodostumisessa ja esittävät todisteita siitä, että useat isäntäkinaasit ovat välttämättömiä vakuolin biogeneesille. Ouellette ja Carabeo (2010)tutkivat tätä aihetta tarkemmin ja kuvaavat esimerkin siitä, miten pakolliset solunsisäiset bakteerit ovat läheisessä vuorovaikutuksessa isännän resurssien kanssa ja riippuvaisia niistä. He osoittavat, että siirtoa sisältävien vesikkelien kierrätysnopeudet ovat tärkeitä optimaalisen klamydiakasvun kannalta. Oli epäselvää, tarvitaanko tätä reittiä raudan toimittamiseen, mutta Thompsonin ja Carabeon (2011) menetelmäraportti havainnollistaa raudan merkitystä klamydian kehityksessä ja esittelee uudenlaisen menetelmän, jolla voidaan indusoida raudanpuute pakollisten solunsisäisten bakteerien aiheuttamien infektioiden aikana.
Kuten fakultatiivisten serkkujensa kohdalla, isännän vuorovaikutteisten efektorproteiinien erittyminen edustaa merkittävää mekanismia, jota pakolliset solunsisäiset bakteerit hyödyntävät edistääkseen virulenssimahdollisuuksiaan isännän soluprosesseja muokkaamalla. Tämän vuoksi mikään obligattien solunsisäisten mikrobien mikrobiologian tarkastelu ei olisi täydellistä ilman nykyisiä näkemyksiä proteiinien erityksestä ja efektoriproteiinien toiminnasta. Betts-Hampikian ja Fields (2010)esittävät perusteellisen katsauksen klamydiatyypin III erittymismekanismista ja korostavat havaintoja, jotka osoittavat ainutlaatuisia sopeutumisia pakolliseen solunsisäiseen elämäntapaan. Stone ja muut (2011) laajentavat tätä keskustelua alkuperäisessä tutkimusartikkelissa, jossa tarkastellaan molekyylimekanismeja, joita käytetään erityslaitteen toiminnan säätelyyn. Lopuksi kahdessa artikkelissa tutkitaan spesifisten efektoriproteiinien toimintaa. Zhong (2011)tutkii laajasti erittyvien proteaasien roolia solunsisäisen isäntäympäristön muokkaamisessa samalla, kun ne tuottavat aminohappoja loisen käyttöön, kun taas Broederdorf ja Voth (2011) esittävät mielenkiintoisen kommentin tyypin IV erittämän C. burnetii -efektoriproteiinin anti-apoptoottisista mekanismeista.
Obligaattisten solunsisäisten bakteerien infektiobiologian tutkiminen on usein monimutkainen prosessi. Ensinnäkin voi olla olemassa psykologisia esteitä, jotka saavat tutkijat epäröimään edes tutkimuksen tekemistä. Esimerkiksi Wolf (2011) kuvaa dilemmaa, joka tällä hetkellä rajoittaa kiinnostusta Chlamydia pneumoniaen patogeneesiä kohtaan. Jäljitettävissä olevan geneettisen järjestelmän puute on kuitenkin ehkä suurin este, joka haittaa merkittävää edistystä pakollisen solunsisäisen biologian alalla. Aikaisemmin tiukat proteomitutkimukset ovat auttaneet edistymään mutanttien puuttuessa. Esimerkiksi Lin et al. (2011) tekemät Anaplasman ja Ehrlichian proteomianalyysit osoittavat, miten nämä tutkimukset voivat tarjota hyödyllistä tietoa. Onneksi tulevaisuus näyttää nyt valoisalta jonkinasteisen geneettisen manipuloinnin kannalta. Beare et al. (2011) esittävät harkitun katsauksen tekijöistä, jotka ovat vaikeuttaneet aiempia ponnisteluja, ja esittävät yhteenvedon jännittävistä edistysaskelista, joissa on saavutettu todellista edistystä pakollisten solunsisäisten bakteerien geneettisissä analyyseissä. Merkittävää on, että edistystä on tapahtunut myös historiallisesti vaikeasti hallittavissa olevassa klamydiajärjestelmässä, jossa on nyt mahdollista tuottaa kohdennettuja mutaatioita klamydian geeneissä. Kuten tämän erityisteemanumeron artikkelivalikoima osoittaa, obligattien solunsisäisten bakteerien biologia ja patogeneesi ovat hedelmällinen tutkimusalue, joka todennäköisesti laajenee nopeasti tulevaisuudessa.