Определение генетических причин эволюции устойчивости к антибиотикам за 100 лет

от

Новые исследования выявили генетические факторы, ответственные за распространение множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) у бактерий.

Эксперты из Института Велкома — Центра Сенгера, Университета Бата, Агентства по обеспечению безопасности здравоохранения Великобритании (UKHSA) и их коллеги проанализировали более 40 000 плазмид из исторических и современных образцов бактерий, взятых на шести континентах. Это крупнейший набор данных такого рода.

Плазмиды как ключ к пониманию устойчивости

Плазмиды — это передаваемые структуры в бактериях, которые позволяют различным штаммам обмениваться генетической информацией. В этом исследовании, опубликованном в журнале Science, учёные обнаружили, что меньшая часть плазмид вызывает большую часть устойчивости к нескольким лекарственным препаратам в мире.

В будущем разработка способов воздействия на эти плазмиды может привести к созданию новых методов лечения инфекций, устойчивых к лечению, во всём мире.

Исторический анализ и эволюционные модели

В настоящее время инфекции, устойчивые к лечению, ежегодно приводят к гибели не менее миллиона человек во всём мире, и ожидается, что это число будет расти. Хотя некоторые бактерии и грибы несут гены устойчивости к противомикробным препаратам (УПП) естественным образом, появление и распространение генов МЛУ и УПП последовательно связывают с использованием антибиотиков.

Исследователи смогли проанализировать образцы бактерий, начиная с 1917 года, то есть до открытия антибиотиков. Команда обнаружила, что плазмиды-предки, которые впоследствии стали глобальными распространителями генов УПП, изначально не содержали гены устойчивости. Они эволюционировали, чтобы получить эту устойчивость по мере роста использования антибиотиков.

Эволюционные пути плазмид

Команда разработала модель эволюции плазмид, выделив три различных пути, по которым они могут развиваться. Современные плазмиды, содержащие гены МЛУ, возникли в результате двух из этих путей: либо путём вставки генов УПП в существующую структуру плазмиды, либо в результате слияния с другой плазмидой. Плазмиды, образованные путём слияния, также легко передаются между различными видами бактерий.

Разработка способов воздействия на плазмиды, несущие гены УПП, может привести к созданию новых методов лечения множественных инфекций, устойчивых к лечению, во всём мире.

Прогноз на будущее

Модель, разработанная для объяснения последних 100 лет эволюции, может помочь предсказать, как могут развиваться события в ближайшие 100 лет. Это может помочь прогнозировать вспышки и закономерности инфекционных заболеваний и использоваться для разработки стратегий общественного здравоохранения по остановке распространения инфекционных заболеваний.

Доктор Адриан Казарес, первый автор из Института Велкома — Центра Сенгера, сказал: «Плазмиды являются ключевыми факторами выживания бактерий в борьбе с антибиотиками. Изучая уникальные исторические коллекции, мы раскрываем, как плазмиды адаптировались к эпохе антибиотиков и эволюционный путь, который превратил меньшинство из них в глобальные векторы множественной лекарственной устойчивости, движущие кризис устойчивости к противомикробным препаратам, с которым мы сталкиваемся сегодня».

Профессор Замин Икбал, соавтор исследования из Центра эволюции Милнера, Университет Бата, сказал: «Наше исследование объединяет исторические и современные данные, чтобы дать новый взгляд на эволюционные особенности, которые могут иметь различные плазмиды, будь то медленное изменение, полное слияние с другими плазмидами или исчезновение и оставление генетических фрагментов, которые затем «перерабатываются». Благодаря нашему исследованию мы видим влияние использования человеком антибиотиков и тени других селективных сил, которые также бросают вызов бактериям и их плазмидам».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте