Генетический «отпечаток пальца» бактерий предсказывает устойчивость к лекарствам

Фото из открытых источников

Устойчивость к антибиотикам — это глобальный кризис общественного здравоохранения, ежегодно приводящий к более чем миллиону смертей. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году она может превзойти рак и болезни сердца как основную причину смерти, поскольку все больше бактерий вырабатывают защиту от лекарств, предназначенных для борьбы с ними.

Теперь исследователи из Тулейнского университета выявили уникальную генетическую сигнатуру у бактерий, которая может предсказать вероятность развития у них устойчивости к антибиотикам, согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Communications. Результаты могут помочь исследователям быстрее определять точные методы лечения, которые более эффективны против смертельных, устойчивых к лечению патогенов.

«Если мы увидим эту закономерность при секвенировании генома, то можно ожидать, что он станет устойчивым к лекарствам, если попытаться его лечить», — сказал ведущий автор исследования Кален Холл.

В центре исследования находится Pseudomonas aeruginosa, бактерия с известной историей множественной лекарственной устойчивости и частая причина инфекций в больницах. Бактерии склонны к дефициту в определенном пути репарации ДНК, состояние, которое, как известно, стимулирует быстрые мутации у бактерий, что увеличивает вероятность развития лекарственной устойчивости.

Проведя анализ геномов бактерий на предмет мутационных сигнатур (метод, который обычно используется в исследованиях рака для картирования генетических изменений в опухолях), группа обнаружила четкую закономерность, связанную с этими недостатками репарации ДНК, которая точно предсказала потенциальную способность бактерий развивать устойчивость к антибиотикам.

«По сути, это своего рода отпечаток пальца, который позволяет предсказать наличие потенциально устойчивых к лекарственным препаратам бактерий», — говорит Зак Перселл из Тулейнского университета.

Резистентность может быть приобретена только тогда, когда бактерии лечатся антибиотиком, который не убивает их, что подчеркивает необходимость определения правильного пути лечения. Что еще хуже, результаты показывают, что бактерии приобретают устойчивость к препаратам, не задействованным в первоначальном лечении.

«Более 50% назначаемых антибиотиков либо не нужны, либо являются неправильным лечением, и если вы назначаете неправильный антибиотик, вы способствуете все большей устойчивости», — сказал Холл.

Важно, что та же технология секвенирования ДНК, которая может идентифицировать бактериальные «отпечатки пальцев», может также определять точки атаки для клиницистов. Исследователи обнаружили успех в выявлении отдельных путей резистентности и назначении определенных комбинаций антибиотиков, нацеленных на эти пути, предотвращая приобретение бактериями лекарственной устойчивости.

Хотя результаты все еще находятся на ранних стадиях, успешное создание диагностического инструмента может сократить чрезмерное использование антибиотиков и обеспечить более точное лечение бактериальных инфекций. В настоящее время Холл является генеральным директором и соучредителем Informuta Inc., стартапа из Сан-Диего, который стремится разработать модель машинного обучения, способную сканировать образцы бактерий и прогнозировать развитие устойчивости к антибиотикам.

«Сейчас нет ничего подобного, и это изменило бы правила игры для стольких групп пациентов. Устойчивость к антибиотикам ухудшается из года в год», — сказал Холл. «Я считаю, что правильное управление антибиотиками и точная диагностика — важные части головоломки».