royaltystockphoto / Shutterstock

Устойчивость к антибиотикам распространяется быстро во всем мире, Когда инфекционные бактерии мутируют определенным образом, а затем размножаются, они могут стать устойчивыми даже к самым сильным лекарствам. Но исследования выявили тревожный альтернативный путь распространения устойчивости к антибиотикам: организм, который передает свою устойчивость другим живым бактериям.

В июне 2012, 35-летний мужчина из Сан-Паулу оказался в больнице с множеством проблем. Наряду с диагнозом рака кожи ему сказали, что он заразился потенциально смертельной бактериальной инфекцией. Врачи направили его на курс химиотерапии и антибиотиков, и, похоже, что уничтожающее бактерии лечение сделало свое дело. Но через месяц вернулась микробная лихорадка.

Пациент заразился хорошо известным супербугом MRSA (метициллин-резистентным Золотистый стафилококк). Поэтому медицинская команда обратилась к одному из антибиотиков «последней линии защиты», мощное соединение ванкомицин, Этот штамм MRSA изначально не обладал естественной защитой от ванкомицина, но к августу того же года он стал устойчивым, что сделало лечение неэффективным.

Ученые бы позже раскрыть что вместо того, чтобы приобретать сопротивление посредством простой мутации, MRSA вместо этого получил огромный кусок новой ДНК. В этой цепочке донорского генетического кода были инструкции для белков, которые защитят бактерии от разрушительной работы антибиотика. MRSA была выиграна, но откуда взялась эта ДНК?

Enter Enterococcus faecalis, Эта ошибка обычно описывается как комменсальная бактерия (одна из наших «хороших бактерий»), которая счастливо живет в наших кишках, не причиняя вреда. Наши пищеварительные тракты - это улей микробной активности, в котором обитают одноклеточные организмы в триллионах. Так называемый микробиом невероятно важен для поддержания здоровая кишка человека, но также помогает подавить зловещую сторону ошибок, таких как фекалии.

Когда пациенты с ослабленной иммунной системой проходят лечение антибиотиками, эта нежелательная сторона может процветать. Когда нам дают антибиотики, они без разбора уничтожают все бактерии, которые не имеют естественной защиты, иногда очищая кишечный микробиом от многих его дружественных обитателей. Но фекалии внутренне оборудованный с арсеналом естественных механизмов сопротивления в его ДНК, часто позволяя ему выживать.

В отсутствие репрессивных соседей или неспособной иммунной системы контролировать их, фекалии и их устойчивые сверстники размножаются и процветают, счастливо разделяясь, чтобы переместиться в новую доступную недвижимость кишечника. И вскоре они вступают в тесный контакт со своими стойкими и потенциально болезнетворными соседями.

Обмен информацией

Когда люди собираются вместе, мы часто обмениваемся идеями через язык. Но когда бактерии собираются вместе, они могут обмениваться информацией с помощью ДНК-кодированных инструкций. Это известно как горизонтальный перенос геновгде копии ДНК перемещаются из одной клетки в другую. К несчастью, E. faecalis и его соотечественники Superbug имеют всю лучшую информацию для обмена, информацию, которая позволяет им выжить антибиотики.

Но faecalis пошла еще дальше в своем эволюционном пути, став одним из главных продавцов устойчивости к антибиотикам. Одним из защитных механизмов, используемых бактериями для защиты от нежелательного генетического кода, является система CRISPR-cas9, которую ученые в настоящее время также используют в качестве средства защиты. редактировать ДНК, Эта система возникла как средство, позволяющее бактериям разрезать вирусную ДНК и другой потенциально опасный генетический код на кусочки, прежде чем они причинят им вред.

E. faecalis когда-то таил в себе важную систему CRISPR-cas9, но, что удивительно, пожертвовал защитным механизмом, чтобы всякая ДНК могла проникать и оставаться в стенках клетки. Это была рискованная стратегия, но в конечном итоге она оказалась полезной, поскольку открыла для фекалий средства для приобретения, а затем передачи участков генетического знания. Именно благодаря этой схеме «выигрыш и обмен» устойчивость к ванкомицину при MRSA.

Устойчивость к антибиотикам угрожает нашей способности лечить серьезные инфекции. Титикул Б / Shutterstock

Антибиотики играют важнейшую роль в современной медицине. Они регулярно используются для лечения инфекционных заболеваний, назначаются превентивно после операции и способствуют увеличению средней продолжительности жизни в среднем на 20 лет по всему миру. Это делает борьбу с устойчивостью к антибиотикам одним из самые насущные проблемы с которыми сталкиваются наши виды сегодня. Тем не менее, в бактериях, таких как фекалии, ученые обнаружили, что микробы вступают в сговор, чтобы усилить опасность, вызванную развитием резистентности к антибиотикам.

Это делает понимание E. faecalis первостепенное значение. Тем не менее, большая часть естественного, внутреннего сопротивления микробов остается окутанной тайной. К сожалению, у фекалий часто есть туз в рукаве, когда им бросают вызов антибиотики. Например, если мы удаляем цельный фрагмент ДНК, мы часто обнаруживаем, что у faecalis есть другой участок ДНК, который может выполнять ту же роль, обеспечивая устойчивость к антибиотикам в любом случае. Однако мы еще не до конца понимаем, какие фрагменты ДНК имеют генетические резервные планы, а какие нет.

Кусок ДНК без каких-либо резервных копий станет идеальной мишенью для наркотиков. И, к счастью, мы можем идентифицировать эти жизненно важные элементы в лаборатории, постепенно удаляя сегменты ДНК. По одному, каждое удаление приблизит нас к определению ключевых частей генетического кода, которые имеют решающее значение для E. faecalis выжить. Это дает нам уверенность в том, что мы скоро сможем составить колоду в нашу пользу против этого экономного оппортунистического патогена и в конечном итоге удалить дилера из игры.

Об авторах

Сали Моррис, Кандидат PhD, Университет Бата и Джеймс С. Хортон, Кандидат PhD, Университет Бата

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_health