Bakterie odolné vůči lékům se vyvíjejí ve zbraně antimikrobiálního genetického nástroje

Bakterie odolné vůči lékům se vyvíjejí ve zbraně antimikrobiálního genetického nástroje

Kmen bakterií odolný vůči lékům, který se v posledních letech přizpůsobil zdravotním podmínkám, aby vyzbrojil antimikrobiální genetický nástroj, eliminoval své příbuzné a nahradil je jako dominantní kmen. Vědci z University of Pittsburgh School of Medicine učinili objev, když česali data z místních nemocnic – a pak potvrdili, že jde o globální fenomén.

Nález, zveřejněný dnes vPřírodní mikrobiologieMůže to být impuls pro nové přístupy k vývoji léčiv proti některým z nejnebezpečnějších bakterií na světě. Ověřuje také nové použití pro systém vyvinutý ve společnostech Pitt a UPMC, který kombinuje genomové sekvenování s počítačovými algoritmy pro rychlou detekci propuknutí infekčních chorob.

Naše laboratoř má sedadlo v první řadě na přehlídku patogenů pohybujících se nemocničním prostředím. A když jsme udělali krok zpět a oddálili, rychle se ukázalo, že se chystají velké změny s jednou z nejobtížnějších bakterií na světě. “

Daria van Tyne, Ph.D.,,Hlavní autor,Docent medicíny v Pittově divizi infekčních nemocí

Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analyzuje genetické znaky infekcí u hospitalizovaných pacientů a vzorce FLAGS, což lékařům umožňuje zasáhnout a zastavit potenciální ohniska v reálném čase. Ale hlavní autorka Emma Mills, postgraduální studentka mikrobiologie a imunologie ve Van Tyneově laboratoři, si uvědomila, že Eds-Hat je také pokladnicí podrobných historických informací, které ji mohou informovat o vývoji bakterií v průběhu času.

Mills se zaměřil na odolnost vůči vankomycinuEnterococcus faecium(VREFM), tzv. proto, že jej nelze vymýtit oblíbeným antibiotikem vankomycinem. Vrefm zabíjí asi 40 % lidí, které infikuje, a představuje zvláštní mor pro imunokompromitované a hospitalizované pacienty.

Po analýze genomových sekvencí 710 vzorků infekce VREFM od nemocničních pacientů Mills zjistil, že diverzita kmenů VREFM se v roce 2018, od konce roku 2022, za čtyři roky, za čtyři roky, za čtyři roky, za čtyři roky, pohybovala od asi osmi poměrně rovnoměrně distribuovaných typů po dva dominantní kmeny.

Po bližším prozkoumání Mills zjistil, že dominantní kmeny získaly schopnost produkovat bakteriocin, což je antimikrobiální látka, kterou bakterie používají ke vzájemnému zabíjení nebo inhibici. Měli tuto novou schopnost ničit ostatní kmeny VREFM zbraněmi a poskytovali jim neomezený přístup k živinám pro snadnější reprodukci.

To ještě více podnítilo Millsovu zvědavost: pokud se to dělo v místní nemocnici, dělo se to i jinde? Žádné předchozí výzkumné publikace nezkoumaly možnost, že se jedná o globální jev. Nahlédla proto do veřejně dostupné knihovny více než 15 000 genomů VREFM shromážděných po celém světě v letech 2002 až 2022. Jistě, to, co pozorovala lokálně, se dělo i po celém světě.

"Byl to zcela neočekávaný objev - byl jsem překvapen, když jsem viděl tak dramatický signál," řekl Mills. „Jakmile jsou tyto kmeny v institucionálním prostředí, jako je nemocnice, a porovnávají se s jinými kmeny VRE ve střevě pacienta, převezmou kontrolu.

Van Tyne řekl, že nález nemá žádné bezprostřední klinické důsledky – nezdá se, že by VREFM s bakteriocinem dělaly pacienty nemocnějšími než jejich předchůdci. Mohlo by to však ukázat na možné cesty pro vývoj nových terapií.

"Zdá se, že rozmanitost populace VRE se zužuje z mnoha různých typů, které způsobují málo infekcí. To znamená, že brzy můžeme mít pouze jediný cíl, pro který lze navrhnout terapeutika, jako jsou antibiotika nebo fágová terapie," řekl Van Tyne. "Také to naznačuje, že bakteriokiny jsou velmi silné a můžeme je být schopni vyzbrojit pro naše vlastní účely."

Mezi další autory studie patří Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., a Joseph P. Zackular, Ph.D., z Children's Hospital of Philadelphia; a Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr. Ph., a Lee H. Harrison, MD, z Pitt.

Tento výzkum byl financován granty National Institutes of Health R01AI165519, R01AI127472 a R35GM138369.

Zdroje: