Исследователи обнаружили ключевую связь между распространением генов устойчивости к антибиотикам и эволюцией устойчивости к новым лекарствам у некоторых патогенов.
Исследования показывают, что бактерии, подвергшиеся воздействию более высоких доз антибиотиков, часто содержат несколько идентичных копий генов защитной устойчивости к антибиотикам.
Эти дублированные гены устойчивости часто связаны с «прыгающие гены«так называемые транспозоны, которые могут перемещаться от штамма к штамму. Это не только обеспечивает механизм устойчивости к распространению, наличие нескольких копий гена устойчивости также может стать основой для эволюции, позволяющей генерировать устойчивость к новым типам лекарств.
Более ранняя работа лаборатории Lingchong You показала, что 25% бактериальных патогенов способны распространять устойчивость к антибиотикам через горизонтальный перенос генов. Они также показали, что присутствие антибиотиков не ускоряет скорость горизонтального переноса генов, поэтому должно происходить что-то еще, что подталкивает гены к распространению.
«Бактерии – это постоянно развивается под большим давлением, а повышенная дупликация определенных генов подобна отпечатку пальца, оставленному на месте преступления, который позволяет нам увидеть, какие функции развиваются очень быстро», — говорит Рохан Маддамсетти, научный сотрудник, работающий в лаборатории Линчонг Ю, профессор биомедицинской инженерии в Университете Дьюка.
«Мы предположили, что бактерии, подвергающиеся атаке антибиотиков, часто будут иметь несколько копий генов защитной резистентности, но до недавнего времени у нас не было технологии, позволяющей найти дымящийся пистолет».
Традиционная технология считывания ДНК копирует короткие фрагменты генов и подсчитывает их, что затрудняет определение того, действительно ли большое количество определенных последовательностей находится в образце или они искусственно амплифицируются в процессе считывания. Однако за последние пять лет полное секвенирование генома с использованием давно разработанной технологии стало более распространенным, что позволяет исследователям выявлять высокие уровни генетических повторений.
В ходе исследования Маддамсетти и соавторы подсчитали повторения генов устойчивости, присутствующих в образцах бактериальных патогенов, взятых из организма человека. разнообразие сред. Они обнаружили, что те, кто живет в местах с более высоким уровнем использования антибиотиков — люди и домашний скот — обогащены множеством идентичных копий генов устойчивости к антибиотикам, в то время как такие дупликации редки у бактерий, живущих в диких растениях, животных, почве и воде.
«Большинство бактерий содержат некоторые базовые гены устойчивости к антибиотикам, но мы редко видели, чтобы они дублировались в природе», — говорит Ю. «Напротив, мы наблюдали множество случаев дублирования у людей и домашнего скота, которых мы, вероятно, забивали антибиотиками».
Исследователи также обнаружили, что уровни дублирования резистентности были еще выше в образцах, взятых из наборов клинических данных, где пациенты, вероятно, принимали антибиотики. По их словам, это важный момент, поскольку увеличение копирования генов устойчивости к антибиотикам также увеличивает вероятность того, что бактерии разовьют устойчивость к новым видам лечения.
«Например, постоянное создание копий генов устойчивости к пенициллину может стать первым шагом на пути к созданию новых видов лекарств», — говорит Маддамсетти. «Это дает эволюции больше возможностей для поиска особой мутации».
«Все признают, что существует растущий кризис устойчивости к антибиотикам, и рефлекторной реакцией является разработка новых антибиотиков», — добавляет Ю. «Но мы снова и снова обнаруживаем, что, если мы сможем выяснить, как использовать антибиотики более эффективно и действенно, мы потенциально сможем справиться с этим кризисом гораздо эффективнее, чем просто разработка новых лекарств».
«Большинство антибиотиков, используемых в Соединенных Штатах, не используются для лечения пациентов, они используются в сельское хозяйство», — добавляете Вы. «Поэтому это особенно важный сигнал для животноводческой отрасли, которая является основной причиной того, почему устойчивость к антибиотикам всегда существует и становится все более серьезной».
Результаты появляются в журнале Природные коммуникации.
Поддержка работы поступила от Национальных институтов здравоохранения.
Источник: Университет Дьюка
2024-03-06 20:59:31
1709802216
#Команда #обнаружила #устойчивость #антибиотикам #дымящимся #пистолетом
