Lægemiddelresistente bakterier udvikler sig til våben af ​​et antimikrobielt genetisk værktøj

Lægemiddelresistente bakterier udvikler sig til våben af ​​et antimikrobielt genetisk værktøj

En lægemiddelresistent bakteriestamme, der har tilpasset sig sundhedsmæssige forhold i de seneste år for at våben et antimikrobielt genetisk værktøj, eliminere dets fætre og erstatte dem som den dominerende stamme. Forskere ved University of Pittsburgh School of Medicine gjorde opdagelsen, mens de finkæmpede lokale hospitalsdata - og bekræftede derefter, at det var et globalt fænomen.

Fundet, offentliggjort i dag iNaturlig mikrobiologiKan være drivkraften til nye tilgange til at udvikle terapeutiske midler mod nogle af verdens dødeligste bakterier. Det validerer også en ny anvendelse af et system udviklet hos Pitt og UPMC, der kombinerer genomisk sekventering med computeralgoritmer for hurtigt at opdage udbrud af infektionssygdomme.

Vores laboratorium har et sæde på forreste række til paraden af ​​patogener, der bevæger sig gennem hospitalsmiljøet. Og da vi trådte et skridt tilbage og zoomede ud, viste det sig hurtigt, at der var store forandringer på vej med en af ​​verdens sværere bakterier. “

Daria van Tyne, Ph.D.,,Senior forfatter,Lektor i medicin i Pitts afdeling for infektionssygdomme

Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analyserer de genetiske signaturer af infektioner hos indlagte patienter og FLAGS-mønstre, så klinikere kan gribe ind og stoppe potentielle udbrud i realtid. Men hovedforfatteren Emma Mills, en kandidatstuderende i mikrobiologi og immunologi i Van Tynes laboratorium, indså, at Eds-Hat også var en skattekiste af detaljerede historiske oplysninger, der kunne informere hende om udviklingen af ​​bakterier over tid.

Mills fokuserede på vancomycin-resistentEnterococcus faecium(VREFM), såkaldt, fordi det ikke kan udryddes med det populære antibiotikum vancomycin. Vrefm dræber omkring 40 % af de mennesker, den inficerer og er en særlig plage for immunkompromitterede og indlagte patienter.

Efter at have analyseret genomsekvenserne af 710 VREFM-infektionsprøver fra hospitalspatienter fandt Mills, at mangfoldigheden af ​​VREFM-stammer varierede fra omkring otte ret jævnt fordelte typer til to dominerende stammer, i 2018, fra slutningen af ​​2022, om fire år, om fire år, om fire år, om fire år.

Ved nærmere eftersyn fandt Mills ud af, at de dominerende stammer havde opnået evnen til at producere et bakteriocin, som er et antimikrobielt middel, som bakterier bruger til at dræbe eller hæmme hinanden. De havde denne nye evne til at ødelægge de andre VREFM-stammer med våben og gav dem ubegrænset adgang til næringsstoffer for lettere reproduktion.

Dette vakt yderligere Mills' nysgerrighed: Hvis dette skete på det lokale hospital, skete det så andre steder? Ingen tidligere forskningspublikationer havde undersøgt muligheden for, at dette var et globalt fænomen. Derfor konsulterede hun et offentligt tilgængeligt bibliotek med mere end 15.000 VREFM-genomer indsamlet på verdensplan fra 2002 til 2022. Ganske vist skete det, hun observerede lokalt, også på verdensplan.

"Dette var en fuldstændig uventet opdagelse - jeg var overrasket over at se et så dramatisk signal," sagde Mills. "Når disse stammer er i institutionelle omgivelser som et hospital og matches med andre VRE-stammer i en patients tarm, tager de over.

Van Tyne sagde, at opdagelsen ikke har nogen umiddelbare kliniske implikationer - det ser ikke ud til, at de bakteriocin-svingende VREFM'er gør patienter mere syge end deres forgængere. Det kunne dog pege på mulige veje til at udvikle nye terapier.

"Mangfoldigheden af ​​VRE-populationen ser ud til at blive indsnævret fra mange forskellige typer, der forårsager få infektioner. Det betyder, at vi snart kun har et enkelt mål, som terapeutiske midler såsom antibiotika eller fagterapi kan designes for," sagde Van Tyne. "Det tyder også på, at bakteriokiner er meget kraftfulde, og vi kan muligvis våben dem til vores egne formål."

Yderligere forfattere af undersøgelsen omfatter Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., og Joseph P. Zackular, Ph.D., fra Children's Hospital of Philadelphia; og Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, og Lee H. Harrison, MD, fra Pitt.

Denne forskning blev finansieret af National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 og R35GM138369.

Kilder: