Drogenresistente Bakterien entwickeln sich zur Waffen eines antimikrobiellen genetischen Werkzeugs

Eine medikamentenresistente Art von Bakterien, die sich in den letzten Jahren an die Gesundheitseinstellungen angepasst hat, um ein antimikrobielles genetisches Werkzeug zu waffen, wodurch seine Cousins ​​beseitigt und sie als dominierende Stamm ersetzt. Wissenschaftler der University of Pittsburgh School of Medicine machten die Entdeckung beim Kämmen der örtlichen Krankenhausdaten – und bestätigten dann, dass es sich um ein globales Phänomen handelte.

Die Feststellung, die heute veröffentlicht wurde in NaturmikrobiologieKann der Anstoß für neue Ansätze bei der Entwicklung von Therapeutika gegen einige der tödlichsten Bakterien der Welt sein. Es validiert auch eine neue Verwendung für ein bei Pitt und UPMC entwickeltes System, das die genomische Sequenzierung mit Computeralgorithmen zusammenfasst, um schnell Infektionskrankheitenausbrüche zu erkennen.

Unser Labor hat einen Sitz in der ersten Reihe für die Parade der Krankheitserreger, die sich durch die Krankenhausumgebung bewegen. Und als wir einen Schritt zurück traten und auszoomten, stellte sich schnell heraus, dass große Veränderungen mit einem der schwierigeren Bakterien der Welt im Gange waren. „

Daria van Tyne, Ph.D.,, Senior Autor, Assoziierter Professor für Medizin in Pitts Abteilung für Infektionskrankheiten

Das erweiterte Erkennungssystem für die Gesundheitsversorgung (EDS-HAS) analysiert die genetischen Signaturen von Infektionen bei Krankenhauspatienten und FLAGS-Mustern, sodass Kliniker eingreifen und potenziellen Ausbrüche in Echtzeit einstellen können. Aber die führende Autorin Emma Mills, ein Doktorand für Mikrobiologie und Immunologie in Van Tyne’s Labor, erkannte, dass Eds-Hat auch ein Schatz von detaillierten historischen Informationen war, die sie über die Entwicklung von Bakterien im Laufe der Zeit informieren konnte.

Mühlen konzentrierten sich auf Vancomycin-resistent Enterococcus faecium (VREFM), sogenannt, weil es nicht mit dem beliebten Antibiotika-Vancomycin ausgerottet werden kann. Vrefm tötet etwa 40% der Menschen, die es infizieren, und ist eine besondere Pest für immungeschwächte und im Krankenhaus eingelegte Patienten.

Nach der Analyse der Genomsequenzen von 710 VREFM-Infektionsproben aus Krankenhauspatienten stellten Mills fest, dass die Vielfalt der VREFM-Stämme von etwa acht ziemlich gleichmäßig verteilten Typen bis zu zwei dominanten Stämmen, die 2018, ab dem Ende 2022, in vier Jahren, in vier Jahren, in vier Jahren, in vier Jahren, in vier Jahren.

Bei näherer Untersuchung stellten Mills fest, dass die dominanten Stämme die Fähigkeit erworben hatten, ein Bakteriocin zu produzieren, was ein antimikrobielles ist, das Bakterien zum Abtöten oder Hemmung voneinander verwenden. Sie hatten diese neue Fähigkeit zur Zerstörung der anderen VREFM -Stämme mit Waffen und versorgten ihnen uneingeschränkten Zugang zu Nährstoffen für eine leichtere Reproduktion zu.

Dies weckte Mills ‚Neugier weiter: Wenn dies im örtlichen Krankenhaus geschah, passierte es dann anderswo? Keine früheren Forschungsveröffentlichungen hatten die Möglichkeit untersucht, dass dies ein globales Phänomen war. Daher konsultierte sie eine öffentlich verfügbare Bibliothek mit mehr als 15.000 VREFM -Genomen, die weltweit von 2002 bis 2022 gesammelt wurden. Sicher genug, was sie vor Ort beobachtete, war auch weltweit statt.

„Dies war eine völlig unerwartete Entdeckung – ich war überrascht, ein so dramatisches Signal zu sehen“, sagte Mills. „Sobald sich diese Stämme in einer institutionellen Umgebung wie einem Krankenhaus befinden und gegen andere VRE -Stämme im Darm eines Patienten übereinstimmen, übernehmen sie.

Van Tyne sagte, der Befund habe keine sofortigen klinischen Konsequenzen-es scheint nicht, dass die Bakteriocin-schwingenden VREFM Patienten kranker machen als ihre Vorgänger. Es könnte jedoch auf mögliche Wege für die Entwicklung neuer Therapien hinweisen.

„Die Vielfalt der VRE -Population scheint sich von vielen verschiedenen Typen zu verengen, die nur wenige Infektionen verursachen. Das bedeutet, dass wir möglicherweise bald nur ein einziges Ziel haben, für das Therapeutika wie Antibiotika oder Phagentherapie entwerfen können“, sagte Van Tyne. „Es deutet auch darauf hin, dass Bakteriokine sehr stark sind und wir sie vielleicht für unsere eigenen Zwecke anwaffen können.“

Zusätzliche Autoren der Studie sind Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., und Joseph P. Zackular, Ph.D., vom Kinderkrankenhaus in Philadelphia; und Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, und Lee H. Harrison, MD, von Pitt.

Diese Forschung wurde von den National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 und R35GM138369 finanziert.

Quellen: