Bakterie lekooporne ewoluują w broń stanowiącą antybakteryjne narzędzie genetyczne

Bakterie lekooporne ewoluują w broń stanowiącą antybakteryjne narzędzie genetyczne

Lekooporny szczep bakterii, który w ostatnich latach przystosował się do warunków zdrowotnych, aby stać się bronią przeciwdrobnoustrojowego narzędzia genetycznego, eliminując swoich kuzynów i zastępując ich jako szczep dominujący. Naukowcy z Wydziału Medycznego Uniwersytetu w Pittsburghu dokonali odkrycia, przeglądając dane z lokalnych szpitali, a następnie potwierdzili, że jest to zjawisko globalne.

Odkrycie, opublikowane dzisiaj wNaturalna mikrobiologiaMoże stać się impulsem do opracowania nowych podejść do opracowywania terapii przeciwko niektórym z najbardziej śmiercionośnych bakterii na świecie. Potwierdza także nowe zastosowanie systemu opracowanego w Pitt i UPMC, który łączy sekwencjonowanie genomu z algorytmami komputerowymi w celu szybkiego wykrywania ognisk chorób zakaźnych.

Nasze laboratorium zajmuje miejsca w pierwszym rzędzie podczas parady patogenów przemieszczających się po środowisku szpitalnym. A kiedy cofnęliśmy się o krok i oddaliliśmy obraz, szybko stało się jasne, że w przypadku jednej z trudniejszych bakterii na świecie zachodzą duże zmiany. „

Doktor Daria van Tyne,,Starszy Autor,Profesor nadzwyczajny medycyny w Oddziale Chorób Zakaźnych Pitta

Zaawansowany system wykrywania opieki zdrowotnej (EDS-HAS) analizuje sygnatury genetyczne infekcji u hospitalizowanych pacjentów oraz wzorce FLAGS, umożliwiając klinicystom interweniowanie i powstrzymywanie potencjalnych epidemii w czasie rzeczywistym. Jednak główna autorka badania Emma Mills, absolwentka mikrobiologii i immunologii w laboratorium Van Tyne’a, zdała sobie sprawę, że Eds-Hat było także skarbnicą szczegółowych informacji historycznych, które mogły jej poinformować o ewolucji bakterii w czasie.

Mills skupił się na lekach opornych na wankomycynęEnterococcus faecium(VREFM), tak zwany, ponieważ nie można go wyeliminować popularnym antybiotykiem wankomycyną. Vrefm zabija około 40% zarażonych osób i jest szczególną plagą dla pacjentów z obniżoną odpornością i hospitalizowanych.

Po przeanalizowaniu sekwencji genomu 710 próbek zakażenia VREFM od pacjentów szpitali Mills odkrył, że różnorodność szczepów VREFM wahała się od około ośmiu dość równomiernie rozmieszczonych typów do dwóch dominujących szczepów w 2018 r., od końca 2022 r., za cztery lata, za cztery lata, za cztery lata, za cztery lata.

Po bliższej inspekcji Mills odkrył, że dominujące szczepy nabyły zdolność do wytwarzania bakteriocyny, środka przeciwdrobnoustrojowego używanego przez bakterie do zabijania się lub wzajemnego hamowania. Uzyskali nową zdolność niszczenia innych szczepów VREFM za pomocą broni i zapewnili im nieograniczony dostęp do składników odżywczych w celu łatwiejszej reprodukcji.

To jeszcze bardziej wzbudziło ciekawość Millsa: jeśli działo się to w lokalnym szpitalu, czy działo się to gdzie indziej? W żadnej wcześniejszej publikacji badawczej nie rozważano możliwości, że jest to zjawisko globalne. Dlatego skorzystała z publicznie dostępnej biblioteki zawierającej ponad 15 000 genomów VREFM zebranych na całym świecie w latach 2002–2022. Rzeczywiście, to, co zaobserwowała lokalnie, miało również miejsce na całym świecie.

„To było całkowicie nieoczekiwane odkrycie – byłem zaskoczony tak dramatycznym sygnałem” – powiedział Mills. „Kiedy te szczepy znajdą się w środowisku instytucjonalnym, takim jak szpital, i zostaną porównane z innymi szczepami VRE w jelitach pacjenta, przejmują kontrolę.

Van Tyne powiedział, że odkrycie nie ma bezpośrednich implikacji klinicznych – nie wydaje się, aby VREFM zawierające bakteriocynę powodowały, że pacjenci byli bardziej chorzy niż ich poprzednicy. Może jednak wskazać możliwe ścieżki opracowania nowych terapii.

„Wydaje się, że różnorodność populacji VRE zmniejsza się z powodu wielu różnych typów wywołujących niewiele infekcji. Oznacza to, że wkrótce możemy mieć tylko jeden cel, dla którego będzie można opracować takie leki, jak antybiotyki lub terapia fagowa” – powiedział Van Tyne. „Sugeruje to również, że bakteriokiny są bardzo potężne i być może będziemy w stanie wykorzystać je jako broń do własnych celów”.

Dodatkowi autorzy badania to Katharine Hewlett, dr Alexander B. Smith i dr Joseph P. Zackular ze Szpitala Dziecięcego w Filadelfii; oraz Marissa P. Griffith, dr Lora Pless, dr dr Alexander J. Sundermann i lekarz medycyny Lee H. Harrison z Pitt.

Badanie to zostało sfinansowane przez National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 i R35GM138369.

Źródła: