Bacteriile rezistente la medicamente evoluează în armele unui instrument genetic antimicrobian

Bacteriile rezistente la medicamente evoluează în armele unui instrument genetic antimicrobian

O tulpină de bacterii rezistentă la medicamente care s-a adaptat la mediile de sănătate în ultimii ani pentru a arma un instrument genetic antimicrobian, eliminând verii săi și înlocuindu-i ca tulpină dominantă. Oamenii de știință de la Facultatea de Medicină de la Universitatea din Pittsburgh au făcut descoperirea în timp ce pieptănau datele spitalelor locale - și apoi au confirmat că este un fenomen global.

Constatarea, publicată astăzi înMicrobiologie naturalăPoate fi impulsul pentru noi abordări pentru dezvoltarea de terapii împotriva unora dintre cele mai mortale bacterii din lume. De asemenea, validează o nouă utilizare pentru un sistem dezvoltat la Pitt și UPMC care combină secvențierea genomică cu algoritmi de computer pentru a detecta rapid focarele de boli infecțioase.

Laboratorul nostru are un loc în primul rând pentru parada agenților patogeni care se mișcă prin mediul spitalicesc. Și când am făcut un pas înapoi și am micșorat, a devenit rapid evident că aveau loc schimbări majore cu una dintre cele mai dificile bacterii din lume. „

Daria van Tyne, Ph.D.,,Autor principal,Profesor asociat de Medicină în Divizia de Boli Infecțioase a lui Pitt

Sistemul Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analizează semnăturile genetice ale infecțiilor la pacienții spitalizați și modelele FLAGS, permițând medicilor să intervină și să oprească potențialele focare în timp real. Dar autoarea principală, Emma Mills, o studentă absolventă la microbiologie și imunologie în laboratorul lui Van Tyne, și-a dat seama că Eds-Hat era, de asemenea, o comoară de informații istorice detaliate care ar putea-o informa despre evoluția bacteriilor în timp.

Mills s-au concentrat pe rezistente la vancomicinăEnterococcus faecium(VREFM), numită așa pentru că nu poate fi eradicată cu popularul antibiotic vancomicina. Vrefm ucide aproximativ 40% dintre persoanele pe care le infectează și este o ciumă specială pentru pacienții imunocompromiși și internați.

După ce a analizat secvențele genomului a 710 mostre de infecție VREFM de la pacienții din spital, Mills a constatat că diversitatea tulpinilor de VREFM a variat de la aproximativ opt tipuri distribuite destul de uniform la două tulpini dominante, în 2018, de la sfârșitul anului 2022, în patru ani, în patru ani, în patru ani, în patru ani.

La o inspecție mai atentă, Mills a descoperit că tulpinile dominante dobândiseră capacitatea de a produce o bacteriocină, care este un antimicrobian pe care bacteriile îl folosesc pentru a se ucide sau a se inhiba reciproc. Ei au avut această nouă capacitate de a distruge celelalte tulpini VREFM cu arme și le-au oferit acces nerestricționat la nutrienți pentru o reproducere mai ușoară.

Acest lucru a stârnit și mai mult curiozitatea lui Mills: dacă asta se întâmpla la spitalul local, s-a întâmplat în altă parte? Nicio publicație de cercetare anterioară nu examinase posibilitatea ca acesta să fie un fenomen global. Prin urmare, ea a consultat o bibliotecă disponibilă public cu peste 15.000 de genomi VREFM colectate în întreaga lume între 2002 și 2022. Desigur, ceea ce a observat la nivel local se întâmpla și în întreaga lume.

„Aceasta a fost o descoperire complet neașteptată – am fost surprins să văd un semnal atât de dramatic”, a spus Mills. „Odată ce aceste tulpini sunt într-un cadru instituțional precum un spital și sunt comparate cu alte tulpini VRE în intestinul unui pacient, ele preiau controlul.

Van Tyne a spus ca descoperirea nu are implicatii clinice imediate - nu pare ca VREFM-urile care folosesc bacteriocina ii fac pe pacienti mai bolnavi decat predecesorii lor. Cu toate acestea, ar putea indica posibile căi pentru dezvoltarea de noi terapii.

„Diversitatea populației de VRE pare să se îngusteze de la multe tipuri diferite care provoacă puține infecții. Aceasta înseamnă că în curând este posibil să avem doar o singură țintă pentru care pot fi concepute terapii precum antibioticele sau terapia cu fagi”, a spus Van Tyne. „De asemenea, sugerează că bacteriokinele sunt foarte puternice și putem fi capabili să le transformăm în arme pentru propriile noastre scopuri.”

Autorii suplimentari ai studiului includ Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., si Joseph P. Zackular, Ph.D., de la Spitalul de Copii din Philadelphia; și Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr. Ph, și Lee H. Harrison, MD, din Pitt.

Această cercetare a fost finanțată de National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 și R35GM138369.

Surse: