Forskningen ger nytt hopp i kampen mot antibiotikaresistenta bakterier

Forskningen ger nytt hopp i kampen mot antibiotikaresistenta bakterier

Antibiotikaresistens är ett allvarligt hot mot folkhälsan. Om antibiotika inte fungerar riskerar vi att inte kunna behandla många typer av infektioner och personer som tidigare skulle ha blivit botade kan dö.

Ett exempel är bakterien E. coli, som är den vanligaste orsaken till urinvägs- och blodomloppsinfektioner globalt.

Vad händer om en urinvägsinfektion inte kan behandlas?

Vissa varianter av E. coli-bakterier är resistenta mot de flesta typer av antibiotika. "Detta gör att det finns ett väldigt begränsat utbud av antibiotika som vi kan använda. Vi försöker därför undvika dessa 'sista utväg' antibiotika eftersom bakterierna då kan bli mer och mer resistenta mot dem. Använder vi dessa antibiotika för ofta kan vi hamna för ofta. Från cancer", förklarar professor Ørjan Samuelsen från Universitetssjukhuset i Nordnorge (UNN).

Tillsammans med professor Jukka Corander vid Universitetet i Oslo (UIO) och professor Pål J. Johnsen vid Norges arktiska universitet (UIT) har Samuelsen arbetat med att hitta nya sätt att bekämpa dessa antibiotikaresistenta bakterier. De tre professorerna och deras forskargrupp har nu gjort en lovande upptäckt.

Associerade DNA-komponenter i E. coli som gör toxiner

Ett av de vanligaste sätten att bakterier lär sig att motstå antibiotika är genom att skaffa resistensgener från andra bakterier. Dessa är ofta belägna på cirkulära strängar av genetiskt material DNA (kallade plasmider) som är oberoende av värdcellens kromosom. De kan därför röra sig snabbt mellan celler.

I en ny studie publicerad i Nature Communications genomförde forskargruppen en djupgående och mer detaljerad undersökning av hela det genetiska materialet hos E. coli-bakterierna än någonsin tidigare.

Med hjälp av den senaste generationens sekvenseringsteknologi undersökte de de kompletta kromosomerna och plasmiderna som finns i 2 000 prover från norska patienter med en invasiv infektion.

Plasmider utvecklas snabbt och kan spridas mellan olika bakteriestammar. Vi använde nya genomiska analysmetoder som utvecklats av vårt team för just detta syfte, eftersom variation i plasmidernas DNA tenderar att bete sig annorlunda än variationen vi ser mellan kromosomerna. Vi kunde studera hur plasmiderna rörde sig och vad som hindrade dem från att röra sig, och här tog vi fram ett antal lovande fynd. Vi kartlade för första gången fördelningen av E. coli-plasmider som innehåller tragetoxinproducerande gener som konkurrerar ut närbesläktade bakterier. "

Jukka Corander, Institutet för grundläggande medicinska vetenskaper, Universitetet i Oslo

Testade toxinet på antibiotikaresistenta E. coli

Av de tolv olika toxiner de hittade i plasmiderna var det särskilt en variant som verkade ha en signifikant effekt.

"Vi odlade olika typer av multiresistenta E. coli i petriskålar i laboratoriet och tillsatte giftet som produceras av bakteriestammarna med en specifik typ av plasmid. Sedan fann vi att toxinet dödade de antibiotikaresistenta bakterierna", säger Johnsen.

Detta kan bana väg för nya sätt att behandla infektioner med personlig medicin som en "precisionsstyrd raket."

Fynd som kan minska användningen av bredspektrumantibiotika

Det är ett globalt mål att minska användningen av så kallade bredspektrumantibiotika, som verkar mot många olika typer av bakterier och används när det är oklart vilken speciell variant som har smittat dig. Problemet med sådana antibiotika är att de ofta dödar för mycket – inte bara de skadliga bakterierna i kroppen, utan även många av de nyttiga.

"Bredspektrumantibiotika utplånar vanligtvis dessa E. coli-bakterier med gifter, som skulle ha varit naturens eget vapen. Vi måste naturligtvis behandla infektioner. Om vi ​​istället kan använda personlig medicin som "precisionsstyrda raketer" kan vi med skräddarsydda antibiotika. De nyttiga bakterierna kan överleva infektioner. Vi kan förklara svåra att smitta.

Corander, Johnsen och Samuelsen hoppas att denna strategi även kan fungera mot bakterien Klebsiella pneumoniae. De vill testa gifterna vidare.

Klebsiella kan orsaka lunginflammation, hjärnhinneinflammation, urinvägsinfektioner och blod- och leverinfektioner. Vissa antibiotikaresistenta varianter av Klebsiella har identifierats som ett allvarligt hot mot folkhälsan. På intensivvårdsavdelningar på sjukhus runt om i världen kämpar vårdpersonal i allt högre grad mot denna bakterie.

Läkare behöver veta vilken E. coli-variant patienten har för att kunna skriva ut exakt rätt medicin

För att personanpassad medicin ska kunna användas för att bekämpa de mest skadliga E. coli-bakterierna måste forskarna utveckla olika precisionsläkemedel mot de befintliga varianterna.

– Diagnosen av E. coli-infektioner behöver också förbättras så att läkarna vet vilket läkemedel de ska skriva ut, säger Samuelsen.

Studien genomfördes i samarbete med Wellcome Sanger Institute, UIT, UNN och sjukhus i olika delar av Norge och har resulterat i en ny, detaljerad översikt över variationen i det totala arvsmassan av E. coli. Forskare kan till exempel se hur vissa genetiska varianter av bakterier har utvecklats under de senaste 300 åren.

"Detta unika DNA-datamaterial kommer att vara en mycket viktig källa för forskare som bedriver internationell forskning inom bakteriell genetik och mikrobiologi", betonar Corander.

Studien finansieras av Trond Mohns forskningsstiftelse.

Källor: