Гены устойчивости к антибиотикам распространяются между бактериями шире, чем считалось

Новое исследование, опубликованное в The Lancet Microbe, показало, что передача генов устойчивости к антибиотикам между разными бактериями происходит значительно шире, чем предполагалось ранее. Исследование озаглавлено: "Межтиповое распространение NDM-5-позитивных плазмид в больничных сточных водах в Фучжоу, Китай: одноцентровое, бескультуральное исследование передачи плазмид".

Исследователи из Института антимикробных исследований Ineos Оксфордского университета (IOI) и Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства в Китае разработали новый подход — бескультуральную конъюгацию — для изучения передачи плазмид между бактериями, взятыми из больничных сточных вод.

Плазмиды — это небольшие кольцевые фрагменты ДНК, которые перемещаются между соседними бактериями (донорской, отдающей плазмиду, и реципиентной, получающей её) в процессе, называемом конъюгацией. Плазмиды, несущие гены устойчивости к антибиотикам, являются основным драйвером антимикробной резистентности (AMR), включая устойчивость к карбапенемам — антибиотикам "последней линии". Считается, что устойчивые к карбапенемам бактерии ежегодно вызывают от 50 000 до 100 000 смертей во всем мире.

До сих пор конъюгацию в основном измеряли на чистых культурах, содержащих только один вид бактерий. Это ограничивало понимание того, как AMR распространяется в бактериальных сообществах у людей, животных и в окружающей среде.

Новая методика, на разработку которой ушло более пяти лет, позволяет оценивать конъюгацию в сообществах смешанных видов бактерий, моделируя условия окружающей среды. Это также первый в своем роде метод, моделирующий распространение мультирезистентных плазмид с использованием некультуральных методов. Технику можно легко применять к любым водным или полуводным образцам. Плазмиды помечаются геном, кодирующим флуоресцентный белок; реципиентные бактерии экспрессируют этот ген, и их затем можно отделить с помощью метода сортировки на основе флуоресценции.

Исследователи изучили плазмиду IncX3 (pX3_NDM-5), несущую гены устойчивости к карбапенемам (NDM-5). Эта плазмида стала глобально доминирующей, однако до сих пор её распространение между бактериями было плохо изучено. Учёные использовали бескультуральную конъюгацию для исследования передачи плазмид pX3_NDM-5 между бактериями из сточных вод больницы в Фучжоу, Китай.

Исследование показало, что эта и другие плазмиды имеют гораздо более широкий круг хозяев и распространяются среди многих типов бактерий, включая совершенно неродственные реципиентные бактерии. Среди них были бактерии, которые трудно культивировать, что позволяет предположить, что такие микробы могут быть потенциальными резервуарами плазмид, способствующими распространению AMR.

Эти результаты также опровергают распространенное предположение о том, что бактерии, чрезвычайно устойчивые к антибиотикам (грамотрицательные), не могут легко обмениваться генами устойчивости с грамположительными бактериями, которые легче поддаются лечению антибиотиками.

Исследование также изучило влияние факторов стресса окружающей среды на передачу плазмид, обнаружив, что хлор может изменять конъюгацию плазмид. Хлор обычно используется в качестве больничного дезинфицирующего средства и попадает в системы больничных сточных вод, что указывает на необходимость пересмотра использования таких дезинфицирующих средств в условиях роста AMR.

Эти выводы свидетельствуют о том, что распространение генов устойчивости с помощью плазмид происходит гораздо шире, чем считалось ранее, подчеркивая важность эпиднадзора за AMR в окружающей среде, среди людей и животных.