Исследование раскрывает эволюцию и распространение устойчивости к антибиотикам у «приоритетного» супербактерия

Учёные из Ливерпульского университета получили новое представление о том, как развивается и распространяется устойчивость к антибиотикам у одного из самых опасных супербактерий в мире.

Pseudomonas aeruginosa — один из трёх патогенов высшего приоритета, которые Всемирная организация здравоохранения считает «критическими» для разработки новых антибиотиков. Этот трудноизлечимый оппортунистический патоген способен быстро развивать устойчивость к множеству препаратов, включая мощные карбапенемы «последней линии защиты», и представляет серьёзную угрозу для здоровья человека.

Помимо разработки новых препаратов, учёным крайне важно лучше понять факторы, движущие эволюцией и распространением устойчивости. Новое геномное исследование, опубликованное в Nature Communications, выявило семейство плазмид (небольших кольцевых молекул ДНК, которые реплицируются независимо от хромосом и могут передаваться другим бактериям), ответственное за глобальное распространение множественной лекарственной устойчивости у P. aeruginosa с 1970-х годов.

Используя метод секвенирования «третьего поколения» — длинное чтение (long-read sequencing), — исследователи смогли охарактеризовать появляющееся семейство «мегаплазмид», способствующих распространению множественной устойчивости у P. aeruginosa в одной из больниц Таиланда.

Карбапенем-резистентная P. aeruginosa — растущая проблема в больничных условиях, которые предоставляют отличные возможности для распространения устойчивости. Хотя предыдущие исследования позволили изучить гены, ответственные за устойчивость к карбапенемам у клинических изолятов P. aeruginosa, из-за ограничений технологии секвенирования мы меньше понимаем, как эти гены распространяются, и особенно роль плазмид.

Используя данные длинного чтения, исследователи получили полные последовательности двух близкородственных мегаплазмид (>420 т.п.н.), несущих большие массивы генов устойчивости к антибиотикам с признаками обширных событий дупликации и рекомбинации.

Анализ последовательностей ДНК, депонированных в базах данных, показывает, что семейство мегаплазмид присутствует в клинических, экологических и географических источниках, а также у нескольких видов-хозяев. История семейства мегаплазмид, выведенная из анализа доступной базы данных, предполагает, что его члены, несущие множественные гены устойчивости, датируются по крайней мере 1970-ми годами.

Профессор Крейг Винстанли, руководивший исследованием: «Устойчивость к противомикробным препаратам — огромная глобальная проблема. Если мы хотим внедрить меры для её контроля, крайне важно понимать, как устойчивость эволюционирует и распространяется в бактериальных популяциях. Наше исследование демонстрирует важность использования лучших процедур высокоразрешающего секвенирования и анализа данных для раскрытия секретов, ранее скрытых среди огромного массива данных в существующих базах данных».

Доктор Адриан Касарес, проводивший большую часть анализа данных и со-руководивший исследованием: «Бактерии — невероятно адаптируемые организмы, которые используют любые доступные инструменты для процветания. Наши результаты показывают, как бактерии могут находить эти инструменты в природе в виде плазмид, которые позволяют им собирать множественные гены устойчивости и вторгаться в клинические условия, вызывая опасные для жизни инфекции. Обнаружение и нацеливание на эти связи между окружающей средой и клиникой, следовательно, имеет ключевое значение для разработки более эффективных противомикробных мер».