Ewolucja antybiotykooporności

Leki inhibicyjne wywierają na bakterie nadzwyczaj silną presję selekcyjną, a one często odpowiadają spontanicznymi mutacjami, które nadają im oporność. Antybiotykooporność może również wynikać z poziomego transferu genów oporności do bakterii z innych organizmów. Wyjaśnienie mechanizmów ewolucji lekooporności jest niezwykle ważne w zapobieganiu tego typu zdarzeniom.

Uczestnicy finansowanej przez UE inicjatywy RARE (Revealing antibiotic resistance evolution) pracowali nad znalezieniem nowych metod wydajniejszego użycia antybiotyków i zatrzymania lub spowolnienia ewolucji antybiotykooporności. W tym kontekście badacze postanowili zmierzyć szybkość ewolucji oporności w warunkach podawania pojedynczego leku oraz terapii skojarzonych.

Członkowie konsorcjum stworzyli innowacyjne urządzenie, zwane Morbidostatem, służące do badań ewolucji bakteryjnej lekooporności. Przy użyciu tego urządzenia naukowcy wytworzyli stan prawie ciągłej presji selekcyjnej poprzez narażenie ewoluujących populacji na stosowane w medycynie leki.

Przetestowano ponad 22 leki w warunkach umiarkowanej i silnej presji selekcyjnej u wrażliwego na leki dzikiego szczepu Escherichia coli. Ze względu na zmiany związane z pojawieniem oporności przeanalizowano na poziomie genetycznym rozprzestrzeniające się populacje, które przetrwały przy najwyższym stężeniu leku. Fenotypowanie tych klonów ukazało, że bakterie często mają nabytą oporność również na inne leki.

Pomiary epistatycznych oddziaływań między różnymi mutacjami wraz z danymi z sekwencjonowania całego genomu wyewoluowanych szczepów umożliwiły wyszczególnienie mutacji związanych z opornością i opornością krzyżową. Naukowcy odkryli też, że szczepy, które zyskały oporność na aminoglikozydy, stały się nadwrażliwe na prawie wszystkie inne rodzaje antybiotyków.

Reasumując, wyniki badania RARE wyraźnie wskazują, że silna selekcja promuje u bakterii oporność krzyżową. Wygenerowane zestawy danych mogą stanowić bazę do projektowania terapii mających wyeliminować lub spowolnić ewolucję oporności.