Raziskava ponuja novo upanje v boju proti bakterijam, odpornim na antibiotike

Raziskava ponuja novo upanje v boju proti bakterijam, odpornim na antibiotike

Odpornost na antibiotike resno ogroža javno zdravje. Če antibiotiki ne delujejo, tvegamo, da ne bomo mogli zdraviti številnih vrst okužb in ljudje, ki bi bili prej ozdravljeni, lahko umrejo.

En primer je bakterija E. coli, ki je najpogostejši povzročitelj okužb sečil in krvnega obtoka po vsem svetu.

Kaj se zgodi, če okužbe sečil ni mogoče zdraviti?

Nekatere različice bakterije E. coli so odporne na večino vrst antibiotikov. "To pomeni, da je nabor antibiotikov, ki jih lahko uporabljamo, zelo omejen. Zato se skušamo izogibati tem antibiotikom v 'skrajni sili', ker potem lahko bakterije postanejo vse bolj odporne nanje. Če te antibiotike uporabljamo prepogosto, lahko prepogosto končamo. z rakom," pojasnjuje profesor Ørjan Samuelsen iz Univerzitetne bolnišnice Severne Norveške (UNN).

Skupaj s profesorjem Jukko Coranderjem na Univerzi v Oslu (UIO) in profesorjem Pålom J. Johnsenom na Arktični univerzi Norveške (UIT) si je Samuelsen prizadeval najti nove načine za boj proti tem bakterijam, odpornim na antibiotike. Trije profesorji in njihova raziskovalna skupina so prišli do obetavnega odkritja.

Povezane komponente DNK v E. coli, ki tvorijo toksine

Eden najpogostejših načinov, kako se bakterije naučijo upreti antibiotikom, je pridobivanje genov za odpornost drugih bakterij. Ti se pogosto nahajajo na krožnih verigah genetskega materiala DNK (imenovanih plazmidi), ki so neodvisni od kromosoma gostiteljske celice. Zato se lahko hitro premikajo med celicami.

V novi študiji, objavljeni v Nature Communications, je raziskovalna skupina izvedla poglobljeno in podrobnejšo preiskavo celotnega genskega materiala bakterije E. coli kot kdaj koli prej.

Z uporabo najnovejše generacije tehnologije sekvenciranja so pregledali celotne kromosome in plazmide, prisotne v 2000 vzorcih norveških bolnikov z invazivno okužbo.

Plazmidi se hitro razvijajo in se lahko širijo med različnimi sevi bakterij. Uporabili smo nove metode genomske analize, ki jih je razvila naša ekipa točno za ta namen, saj se variacije v DNK plazmidov običajno obnašajo drugače kot variacije, ki jih vidimo med kromosomi. Lahko smo preučevali, kako so se plazmidi premikali in kaj jih je ustavilo pri gibanju, in tu smo prišli do številnih obetavnih ugotovitev. Prvič smo preslikali distribucijo plazmidov E. coli, ki vsebujejo gene, ki proizvajajo tragetoksine in prehitevajo tesno povezane bakterije. “

Jukka Corander, Inštitut za osnovne medicinske vede Univerze v Oslu

Testirali toksin na E. coli, odporni proti antibiotikom

Od dvanajstih različnih toksinov, ki so jih našli v plazmidih, je obstajala zlasti ena različica, ki je imela pomemben učinek.

"V petrijevkah v laboratoriju smo gojili različne vrste E. coli, odporne na več zdravil, in dodali toksin, ki ga proizvajajo bakterijski sevi, s posebno vrsto plazmida. Nato smo ugotovili, da je toksin ubil bakterije, odporne na antibiotike," pravi Johnsen.

To lahko utre pot do novih načinov zdravljenja okužb s prilagojeno medicino kot »natančno vodeno raketo«.

Ugotovitve, ki lahko zmanjšajo uporabo antibiotikov širokega spektra

Globalni cilj je zmanjšati uporabo tako imenovanih antibiotikov širokega spektra, ki delujejo proti številnim različnim vrstam bakterij in se uporabljajo, kadar ni jasno, katera različica vas je okužila. Težava takšnih antibiotikov je, da pogosto ubijejo preveč – ne le škodljivih bakterij v telesu, ampak tudi številne koristne.

"Antibiotiki širokega spektra običajno uničijo te bakterije E. coli s toksini, ki bi bili lastno orožje narave. Okužbe moramo seveda zdraviti. Če lahko namesto tega uporabimo prilagojeno medicino, kot so 'natančno vodene rakete', lahko s prilagojenimi antibiotiki. Koristne bakterije lahko preživijo. Mi lahko. Okužbe, ki jih je težko zdraviti," je pojasnil Corander.

Corander, Johnsen in Samuelsen upajo, da lahko ta strategija deluje tudi proti bakteriji Klebsiella pneumoniae. Želijo nadalje testirati toksine.

Klebsiella lahko povzroči pljučnico, meningitis, okužbe sečil ter okužbe krvi in ​​jeter. Nekatere na antibiotike odporne različice Klebsielle so bile opredeljene kot resna grožnja javnemu zdravju. Na oddelkih za intenzivno nego v bolnišnicah po vsem svetu se zdravstveni delavci vse pogosteje spopadajo s to bakterijo.

Zdravniki morajo vedeti, katero različico E. coli ima bolnik, da lahko predpišejo točno pravo zdravilo

Da bi se personalizirana medicina lahko uporabljala za boj proti najbolj škodljivim bakterijam E. coli, morajo raziskovalci razviti drugačna natančna zdravila proti obstoječim različicam.

"Tudi diagnozo okužb z E. coli je treba izboljšati, da bodo zdravniki vedeli, katero zdravilo predpisati," pravi Samuelsen.

Študija je bila izvedena v sodelovanju z inštitutom Wellcome Sanger, UIT, UNN in bolnišnicami v različnih delih Norveške in je privedla do novega, podrobnega pregleda variacij celotnega genetskega materiala E. coli. Raziskovalci lahko na primer vidijo, kako so se nekatere genetske različice bakterij razvile v zadnjih 300 letih.

"Ta edinstveni podatkovni material DNK bo zelo pomemben vir za znanstvenike, ki izvajajo mednarodne raziskave bakterijske genetike in mikrobiologije," poudarja Corander.

Študijo financira raziskovalna fundacija Trond Mohn.

Viri: