Geneesmiddelresistente bacteriën evolueren naar wapens van een antimicrobieel genetisch hulpmiddel

Geneesmiddelresistente bacteriën evolueren naar wapens van een antimicrobieel genetisch hulpmiddel

Een medicijnresistente bacteriestam die zich de afgelopen jaren heeft aangepast aan de gezondheidssituatie om een ​​antimicrobieel genetisch hulpmiddel te bewapenen, waarbij zijn neven worden geëlimineerd en vervangen als de dominante stam. Wetenschappers van de University of Pittsburgh School of Medicine deden de ontdekking tijdens het combineren van lokale ziekenhuisgegevens – en bevestigden vervolgens dat het een mondiaal fenomeen was.

De bevinding, vandaag gepubliceerd inNatuurlijke microbiologieKan de aanzet zijn voor nieuwe benaderingen voor het ontwikkelen van therapieën tegen enkele van 's werelds dodelijkste bacteriën. Het valideert ook een nieuw gebruik voor een systeem ontwikkeld door Pitt en UPMC dat genomische sequencing combineert met computeralgoritmen om snel uitbraken van infectieziekten te detecteren.

Ons laboratorium zit op de eerste rij voor de parade van ziekteverwekkers die door de ziekenhuisomgeving bewegen. En toen we een stap terug deden en uitzoomden, werd het al snel duidelijk dat er grote veranderingen op komst waren met betrekking tot een van de moeilijkere bacteriën ter wereld. “

Daria van Tyne, Ph.D.,,Senior auteur,Universitair hoofddocent geneeskunde bij Pitt's afdeling Infectieziekten

Het Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analyseert de genetische kenmerken van infecties bij ziekenhuispatiënten en FLAGS-patronen, waardoor artsen in realtime kunnen ingrijpen en potentiële uitbraken kunnen stoppen. Maar hoofdauteur Emma Mills, afgestudeerd microbiologie en immunologie in het laboratorium van Van Tyne, realiseerde zich dat Eds-Hat ook een schatkamer aan gedetailleerde historische informatie bevatte die haar kon informeren over de evolutie van bacteriën in de loop van de tijd.

Mills concentreerde zich op vancomycine-resistentEnterococcus faecium(VREFM), zo genoemd omdat het niet kan worden uitgeroeid met het populaire antibioticum vancomycine. Vrefm doodt ongeveer 40% van de mensen die het infecteert en is vooral een plaag voor immuungecompromitteerde en in het ziekenhuis opgenomen patiënten.

Na analyse van de genoomsequenties van 710 VREFM-infectiemonsters van ziekenhuispatiënten, ontdekte Mills dat de diversiteit van VREFM-stammen varieerde van ongeveer acht redelijk gelijkmatig verdeelde typen tot twee dominante stammen, in 2018, vanaf eind 2022, in vier jaar, in vier jaar, in vier jaar, in vier jaar.

Bij nadere inspectie ontdekte Mills dat de dominante stammen het vermogen hadden verworven om een ​​bacteriocine te produceren, een antimicrobieel middel dat bacteriën gebruiken om elkaar te doden of te remmen. Ze hadden het nieuwe vermogen om de andere VREFM-soorten met wapens te vernietigen en voorzagen hen van onbeperkte toegang tot voedingsstoffen voor een gemakkelijkere voortplanting.

Dit wekte de nieuwsgierigheid van Mills verder: als dit in het plaatselijke ziekenhuis gebeurde, gebeurde het dan ook elders? Geen enkele eerdere onderzoekspublicatie had de mogelijkheid onderzocht dat dit een mondiaal fenomeen was. Daarom raadpleegde ze een openbaar beschikbare bibliotheek van meer dan 15.000 VREFM-genomen die tussen 2002 en 2022 wereldwijd waren verzameld. En ja hoor, wat ze lokaal waarnam, gebeurde ook wereldwijd.

“Dit was een volkomen onverwachte ontdekking – ik was verrast om zo’n dramatisch signaal te zien,” zei Mills. “Zodra deze stammen zich in een institutionele omgeving zoals een ziekenhuis bevinden en worden vergeleken met andere VRE-stammen in de darmen van een patiënt, nemen ze het over.

Van Tyne zei dat de bevinding geen onmiddellijke klinische implicaties heeft - het lijkt er niet op dat de bacteriocine-gebruikende VREFM's patiënten zieker maken dan hun voorgangers. Het zou echter kunnen wijzen op mogelijke wegen voor het ontwikkelen van nieuwe therapieën.

"De diversiteit van de VRE-populatie lijkt kleiner te worden: er zijn veel verschillende typen die weinig infecties veroorzaken. Dit betekent dat we binnenkort misschien nog maar één doelwit hebben waarvoor therapieën zoals antibiotica of faagtherapie kunnen worden ontworpen", zegt Van Tyne. “Het suggereert ook dat bacteriokines zeer krachtig zijn en dat we ze misschien voor onze eigen doeleinden kunnen inzetten.”

Andere auteurs van de studie zijn onder meer Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., en Joseph P. Zackular, Ph.D., van Children's Hospital of Philadelphia; en Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, en Lee H. Harrison, MD, uit Pitt.

Dit onderzoek werd gefinancierd door National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 en R35GM138369.

Bronnen: