Развитие устойчивости к антибиотикам оказалось более предсказуемым, чем ожидалось

Исследование Вагенингенского университета показало, что появление у бактерий устойчивости к антибиотику цефотаксиму происходит чаще и предсказуемее, чем считалось ранее. В бактериальных популяциях обнаружено множество мутаций, повышающих резистентность, что негативно влияет на общественное здоровье. Более того, эффекты таковы, что можно предсказать схожее развитие устойчивых к цефотаксиму штаммов у разных пациентов в разных местах.

Вместе с немецкими коллегами учёные разработали исследовательский подход, который позволит прогнозировать, будут ли и как развиваться резистентные штаммы для других антибиотиков.

Ключевой фермент и неожиданные мутации

Учёные изучили основной фермент, вызывающий устойчивость к цефотаксиму — бета-лактамазу. Её единственная функция — расщепление бета-лактамных антибиотиков, которые убивают бактерии, препятствуя синтезу их клеточных стенок.

Генетики Мартин Шенк и Арьян де Виссер были удивлены количеством мутаций, положительно влияющих на резистентность.

Арьян де Виссер: «Из всех обнаруженных нами мутаций в этой бета-лактамазе более трёх процентов повышали устойчивость к антибиотику. Более того, мутации с сильным эффектом оказали гораздо большее влияние, чем мы предполагали. Наши предыдущие оценки были значительно ниже».

Количественный анализ и прогноз

Сотрудничество с группой физиков из Германии позволило количественно изучить генетические находки с помощью компьютерных моделей.

Мартин Шенк: «Модели помогли нам продвинуться вперёд. Мы смогли показать, что вероятно схожее развитие резистентности к антибиотику у бактерий у разных пациентов по всему миру».

По словам де Виссера, этот подход можно использовать для прогнозирования «живучести» других антибиотиков, поскольку комбинация компьютерных моделей со знаниями о количестве и эффекте мутаций даёт конкретные зацепки.

Исследование частично финансировалось Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Результаты опубликованы в журнале PLoS Genetics.