Бактерии, которые естественным образом живут в почве, обладают обширным набором генов для борьбы с антибиотиками, но у них гораздо меньше шансов иметь эти гены, новое исследование, проведенное учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи показал. Полученные данные свидетельствуют о том, что большинство генов почвенных бактерий не могут способствовать устойчивости инфекционных бактерий к антибиотикам.
Исследователи надеются, что то, что они узнают от почвенных бактерий, поможет определить способы уменьшить совместное использование генов между инфекционными бактериями, замедляя распространение лекарственно-устойчивых супербактерий, сказал старший автор Гаутам Дантас, доктор философии, доцент кафедры патологии и иммунологии.
Результаты появятся 21 мая в журнале Nature.
«У почвенных бактерий есть стратегии борьбы с антибиотиками, о которых мы только начинаем узнавать», — сказал Дантас. "Мы должны убедиться, что гены, которые делают эти стратегии возможными, не разделяются с инфекционными бактериями, потому что они могут значительно усугубить проблему лекарственно-устойчивых инфекций."
Большинство антибиотиков, используемых сегодня для борьбы с болезнями, были созданы почвенными микробами, которые используют их в качестве оружия в борьбе за ресурсы и выживание. Пенициллин, первый успешный антибиотик, был получен из почвенного гриба Penicillium.
Но широкое использование пенициллина и других новых антибиотиков побудило бактерии разработать стратегии блокирования, уклонения или иного сопротивления этим лекарствам. Устойчивые к антибиотикам заболевания теперь добавляют 20 миллиардов долларов к ежегодным расходам на здравоохранение и приводят к 8 миллионам дополнительных дней лечения в больницах в Соединенных Штатах.
Для нового исследования ученые проанализировали бактериальную ДНК в 18 образцах почвы из сельскохозяйственных и пастбищных угодий Миннесоты и Мичигана.
Используя метод, который они помогли разработать, исследователи выделили небольшие фрагменты бактериальной ДНК из почвы и проверили эти фрагменты на наличие генов, обеспечивающих устойчивость к антибиотикам.
Другие ученые определили участки генетического кода, которые позволяют бактериям обмениваться генами. Ген должен быть близок к этим «элементам мобильности», чтобы быть общими.
Около 3000 генов устойчивости к антибиотикам, которые исследователи идентифицировали у почвенных бактерий, обычно не были близки к таким элементам.
Исследователи также обнаружили, что гены устойчивости к антибиотикам в почве тесно связаны с конкретными бактериями, что свидетельствует о незначительном обмене между видами. Однако у инфекционных бактерий более частое совместное использование генов создает портфели устойчивости к антибиотикам, которые сильно различаются между родственными бактериями.
«Мы подозреваем, что одним из основных факторов, способствующих распространению генов устойчивости к антибиотикам, является воздействие новых антибиотиков», — сказал Дантас. «Поскольку почвенным бактериям требуется много тысяч лет для разработки новых антибиотиков, бактерии в этом сообществе не сталкиваются с этими угрозами так часто, как болезнетворные бактерии, которые мы регулярно лечим различными антибиотиками."
Дантас и его коллеги продолжают изучать факторы, влияющие на распространение лекарственной устойчивости в бактериальных сообществах в больницах, окружающей среде и пищеварительном тракте человека.
«Мы были счастливы обнаружить, что гены устойчивости к антибиотикам почвенных бактерий, как правило, не готовы внезапно перейти в патогенные микроорганизмы», — сказал Дантас. «Но мы хотим сделать все, что в наших силах — будь то изменение того, как мы лечим инфекции в медицинских клиниках, или изменение того, как мы управляем средой, в которой растут бактерии, — чтобы снизить вероятность совместного использования этих генов."