Учёные раскрыли двойное происхождение супербактерий, стойких к действию антибиотиков

Совместное исследование под руководством исследователей из Института Квадрам и Университета Восточной Англии объединило экспертов из Франции, Канады, Германии и Великобритании и предоставит новую информацию для борьбы с глобальной проблемой устойчивости к противомикробным препаратам.

Изучив полные геномные последовательности около двух тысяч устойчивых бактерий, преимущественно Escherichia coli, собранных в период с 2008 по 2016 год, команда обнаружила, что разные типы генов AMR различаются по своей временной динамике. Например, некоторые из них изначально были обнаружены в Северной Америке и распространились в Европу, тогда как другие распространились из Европы в Северную Америку.

В исследовании изучались не только бактерии из разных географических регионов, но и различные носители, включая людей, животных, продукты питания (мясо) и окружающую среду (сточные воды), чтобы определить, как эти отдельные, но взаимосвязанные факторы влияют на развитие и распространение резистентности. Понимание этой взаимосвязанности воплощает подход «Единое здоровье» и имеет жизненно важное значение для понимания динамики передачи и механизмов, с помощью которых передаются гены резистентности.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, было поддержано Совместной программной инициативой по устойчивости к противомикробным препаратам (JPIAMR), глобальным сотрудничеством, охватывающим 29 стран, и Европейской комиссией, перед которой стоит задача переломить ситуацию с УПП. Без согласованных усилий в глобальном масштабе УПП, несомненно, сделает миллионы людей уязвимыми для инфекций, вызванных бактериями и другими микроорганизмами, с которыми в настоящее время можно бороться с помощью противомикробных препаратов.

Команда сосредоточилась на устойчивости к одной особенно важной группе противомикробных препаратов, цефалоспоринам расширенного спектра (ESC). Эти противомикробные препараты были классифицированы Всемирной организацией здравоохранения как критически важные, потому что они являются «последним средством» для лечения бактерий с множественной лекарственной устойчивостью; несмотря на это, с момента их появления эффективность снизилась, поскольку бактерии выработали устойчивость.

Бактерии, устойчивые к цефалоспоринам, достигают этого за счет выработки специфических ферментов, называемых бета-лактамазами, которые способны инактивировать ESC. Инструкции по созданию этих ферментов закодированы в генах, особенно в двух ключевых типах генов: бета-лактамазах расширенного спектра (ESBL) и бета-лактамазах AmpC (AmpC).

Эти гены могут быть обнаружены в хромосомах бактерий, где они передаются потомству во время клонального размножения, или в плазмидах, представляющих собой небольшие молекулы ДНК, отделенные от основной хромосомы бактерии. Плазмиды мобильны и могут перемещаться непосредственно между отдельными бактериями, что представляет собой альтернативный способ обмена генетическим материалом.

Это исследование показало, как некоторые гены резистентности размножались за счет клональной экспансии особенно успешных бактериальных подтипов, в то время как другие переносились непосредственно на эпидемических плазмидах в разных хозяевах и странах.

Понимание потока генетической информации внутри и между бактериальными популяциями является ключом к пониманию передачи устойчивости к антибиотикам и глобального распространения устойчивости. Эти знания будут способствовать разработке жизненно необходимых вмешательств, которые могут остановить резистентность в реальном мире, где взаимодействуют бактерии из разных хозяев и экологических ниш и где международные поездки и торговля означают, что эти взаимодействия не ограничены географией.