Τα ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια εξελίσσονται σε όπλα ενός αντιμικροβιακού γενετικού εργαλείου

Τα ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια εξελίσσονται σε όπλα ενός αντιμικροβιακού γενετικού εργαλείου

Ένα ανθεκτικό στα φάρμακα στέλεχος βακτηρίων που έχει προσαρμοστεί στις συνθήκες υγείας τα τελευταία χρόνια για να οπλίσει ένα αντιμικροβιακό γενετικό εργαλείο, εξαλείφοντας τα ξαδέρφια του και αντικαθιστώντας τα ως το κυρίαρχο στέλεχος. Οι επιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ έκαναν την ανακάλυψη ενώ συνδύαζαν τα τοπικά νοσοκομειακά δεδομένα - και στη συνέχεια επιβεβαίωσαν ότι ήταν ένα παγκόσμιο φαινόμενο.

Το πόρισμα, που δημοσιεύτηκε σήμερα στοΦυσική μικροβιολογίαΜπορεί να είναι η ώθηση για νέες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη θεραπευτικών μέσων κατά ορισμένων από τα πιο θανατηφόρα βακτήρια του κόσμου. Επικυρώνει επίσης μια νέα χρήση για ένα σύστημα που αναπτύχθηκε στο Pitt και το UPMC που συνδυάζει τη γονιδιωματική αλληλουχία με αλγόριθμους υπολογιστών για τον γρήγορο εντοπισμό εστιών μολυσματικών ασθενειών.

Το εργαστήριό μας έχει μια θέση στην πρώτη σειρά για την παρέλαση των παθογόνων που κινούνται στο περιβάλλον του νοσοκομείου. Και όταν κάναμε ένα βήμα πίσω και κάναμε σμίκρυνση, γρήγορα έγινε φανερό ότι συνέβαιναν μεγάλες αλλαγές με ένα από τα πιο δύσκολα βακτήρια του κόσμου. "

Daria van Tyne, Ph.D.,Ανώτερος συγγραφέας,Αναπληρωτής Καθηγητής Ιατρικής στο Pitt's Division of Infectious Diseases

Το Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) αναλύει τις γενετικές υπογραφές των λοιμώξεων σε νοσηλευόμενους ασθενείς και τα πρότυπα FLAGS, επιτρέποντας στους κλινικούς ιατρούς να επέμβουν και να σταματήσουν πιθανές επιδημίες σε πραγματικό χρόνο. Αλλά η επικεφαλής συγγραφέας Emma Mills, μεταπτυχιακή φοιτήτρια μικροβιολογίας και ανοσολογίας στο εργαστήριο του Van Tyne, συνειδητοποίησε ότι η Eds-Hat ήταν επίσης ένας θησαυρός λεπτομερών ιστορικών πληροφοριών που θα μπορούσαν να την ενημερώσουν για την εξέλιξη των βακτηρίων με την πάροδο του χρόνου.

Οι Mills επικεντρώθηκαν στην ανθεκτικότητα στη βανκομυκίνηEnterococcus faecium(VREFM), ονομάζεται έτσι επειδή δεν μπορεί να εξαλειφθεί με το δημοφιλές αντιβιοτικό βανκομυκίνη. Το Vrefm σκοτώνει περίπου το 40% των ανθρώπων που μολύνει και αποτελεί ιδιαίτερη μάστιγα για ανοσοκατεσταλμένους και νοσηλευόμενους ασθενείς.

Μετά την ανάλυση των αλληλουχιών γονιδιώματος 710 δειγμάτων μόλυνσης από VREFM από ασθενείς νοσοκομείων, ο Mills διαπίστωσε ότι η ποικιλία των στελεχών VREFM κυμαινόταν από περίπου οκτώ αρκετά ομοιόμορφα κατανεμημένους τύπους σε δύο κυρίαρχα στελέχη, το 2018, από τα τέλη του 2022, σε τέσσερα χρόνια, σε τέσσερα χρόνια, σε τέσσερα χρόνια.

Μετά από προσεκτικότερη εξέταση, ο Mills διαπίστωσε ότι τα κυρίαρχα στελέχη είχαν αποκτήσει την ικανότητα να παράγουν μια βακτηριοσίνη, η οποία είναι ένα αντιμικροβιακό που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να σκοτώσουν ή να αναστέλλουν το ένα το άλλο. Είχαν αυτή τη νέα ικανότητα να καταστρέφουν τα άλλα στελέχη VREFM με όπλα και τους παρείχαν απεριόριστη πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά για ευκολότερη αναπαραγωγή.

Αυτό κέντρισε περαιτέρω την περιέργεια του Mills: αν αυτό συνέβαινε στο τοπικό νοσοκομείο, συνέβαινε αλλού; Καμία προηγούμενη ερευνητική δημοσίευση δεν είχε εξετάσει την πιθανότητα ότι αυτό ήταν ένα παγκόσμιο φαινόμενο. Ως εκ τούτου, συμβουλεύτηκε μια δημόσια διαθέσιμη βιβλιοθήκη με περισσότερα από 15.000 γονιδιώματα VREFM που συλλέχθηκαν παγκοσμίως από το 2002 έως το 2022. Σίγουρα, αυτό που παρατήρησε τοπικά συνέβαινε και σε όλο τον κόσμο.

«Αυτή ήταν μια εντελώς απροσδόκητη ανακάλυψη – εξεπλάγην που είδα ένα τόσο δραματικό σήμα», είπε ο Mills. «Μόλις αυτά τα στελέχη βρίσκονται σε ένα ιδρυματικό περιβάλλον όπως ένα νοσοκομείο και ταιριάζουν με άλλα στελέχη VRE στο έντερο ενός ασθενούς, αναλαμβάνουν.

Ο Van Tyne είπε ότι το εύρημα δεν έχει άμεσες κλινικές επιπτώσεις - δεν φαίνεται ότι τα VREFM που διαθέτουν βακτηριοκίνη κάνουν τους ασθενείς πιο άρρωστους από τους προκατόχους τους. Ωστόσο, θα μπορούσε να δείξει πιθανές οδούς για την ανάπτυξη νέων θεραπειών.

"Η ποικιλομορφία του πληθυσμού VRE φαίνεται να μειώνεται από πολλούς διαφορετικούς τύπους που προκαλούν λίγες λοιμώξεις. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί σύντομα να έχουμε μόνο έναν στόχο για τον οποίο μπορούν να σχεδιαστούν θεραπείες όπως τα αντιβιοτικά ή η θεραπεία με φάγο", δήλωσε ο Van Tyne. «Υποδηλώνει επίσης ότι οι βακτηριοκίνες είναι πολύ ισχυρές και μπορεί να είμαστε σε θέση να τις οπλίσουμε για τους δικούς μας σκοπούς».

Επιπλέον συγγραφείς της μελέτης περιλαμβάνουν την Katharine Hewlett, τον Alexander B. Smith, Ph.D., και τον Joseph P. Zackular, Ph.D., του Children's Hospital of Philadelphia. και Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, και Lee H. Harrison, MD, του Pitt.

Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Επιχορηγήσεων Υγείας R01AI165519, R01AI127472 και R35GM138369.

Πηγές: