royaltystockphoto / Shutterstock

Az antibiotikum-rezisztencia gyorsan terjed az egész világon. Amikor a fertőző baktériumok bizonyos módon mutálódnak, majd szaporodnak, rezisztenssé válhatnak a legerősebb gyógyszerekkel szemben is. De a kutatások egy aggasztó alternatív módszert tártak fel az antibiotikum-rezisztencia terjedésére: egy olyan szervezetre, amely átadja az ellenálló képességét más élő baktériumokkal szemben.

2012 júniusában egy 35 éves São Paulo-i férfi számtalan problémával került kórházba. A bőrrák diagnózisa mellett azt mondták neki, hogy potenciálisan halálos bakteriális fertőzést rejt magában. Az orvosok kemoterápiás és antibiotikus kúrára helyezték, és úgy tűnt, hogy a baktériumölő kezelés elvégzi a munkáját. De egy hónapon belül visszatért a mikroba által vezérelt láz.

A beteg megkapta a jól ismert szuperbug MRSA-t (meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus). Az orvosi csapat tehát az egyik „utolsó védelmi vonal” antibiotikumhoz, a erős vegyület vankomicin. Az MRSA ezen törzsének eredetileg nem volt természetes védekezőképessége a vankomicinnel szemben, de ugyanezen év augusztusára rezisztenssé vált, ami hatástalanná tette a kezelést.

A tudósok megtennék később fedje fel hogy ahelyett, hogy egyszerű mutációval megszerezné az ellenállást, az MRSA ehelyett hatalmas darab új DNS-t kapott. Ebben az adományozott genetikai kódsorban találhatók olyan utasítások a fehérjék számára, amelyek megóvják a baktériumokat az antibiotikum romboló hatásától. Az MRSA-nak nyertes kezet osztottak ki, de honnan jött ez a DNS?

belép Enterococcus faecalis. Ezt a hibát általában kommenzális baktériumnak (az egyik „jó baktériumunknak”) írják le, amely boldogan él a bélben, és nem okoz kárt. Emésztőrendszerünk mikrobiális aktivitás, amely bilincseikben egysejtű szervezeteket fogad be. Az úgynevezett mikrobiom hihetetlenül fontos a egészséges emberi bél, de segít elnyomni a hibákat, mint például a faecalis is.

Amikor a legyengült immunrendszerű betegek antibiotikum-kezelésen esnek át, ez a nemkívánatos oldal virágozhat. Amikor antibiotikumot kapunk, válogatás nélkül elsöpörnek minden olyan baktériumot, amely nem rendelkezik természetes védekezéssel, és időnként megtisztítja a barátságos lakosok belének mikrobiomját. De a faecalis az belső felszereltséggel DNS-ében található természetes rezisztencia-mechanizmusok arzenáljával, gyakran lehetővé téve a túlélést.

Mivel nincsenek elnyomó szomszédok vagy képes az immunrendszer, amely kordában tudja tartani őket, a faecalis és ellenálló társai szaporodnak és gyarapodnak, boldogan osztódnak, hogy beköltözhessenek a bél újonnan elérhető ingatlanjaiba. Nem sokkal később szoros kapcsolatba kerülnek rezisztens és potenciálisan betegségeket okozó szomszédaikkal.

Információk cseréje

Amikor az emberek összejönnek, gyakran nyelv segítségével cserélünk ötleteket. De amikor a baktériumok összejönnek, információt cserélhetnek a DNS által kódolt utasításokon keresztül. Ezt nevezik vízszintes génátadás, ahol a DNS másolatai egyik sejtből a másikba mozognak. Sajnálatos módon, E. faecalis és szuperbug honfitársaival minden a legjobb információval rendelkezik, amely lehetővé teszi számukra túlélni az antibiotikumokat.

De a faecalis egy lépéssel tovább haladt evolúciós útján, és az antibiotikum-rezisztencia egyik legfontosabb kereskedőjévé vált. Az egyik védekezési mechanizmus, amelyet a baktériumok használnak a nem kívánt genetikai kód elleni védelemre, a CRISPR-cas9 rendszer, amelyet a tudósok most is használnak a DNS szerkesztésére. A rendszer a baktériumok eszközeként jött létre, hogy darabokra aprítsák a vírus DNS-ét és más potenciálisan veszélyes genetikai kódokat, mielőtt azok kárt okoznának számukra.

E. faecalis egyszer a fontos CRISPR-cas9 rendszert hordozta magában, de elképesztő módon feláldozta a védekező mechanizmust, hogy mindenféle DNS bejuthasson és a sejt falai között maradhasson. Ez kockázatos stratégia volt, de végül is bebizonyosodott, hogy felszabadította a faecalis számára a genetikai ismeretek sokaságának megszerzéséhez, majd továbbadásához szükséges eszközöket. E nyereség-csereszervezés révén adományozta a faecalis vankomicin rezisztencia az MRSA-val szemben.

Az antibiotikum-rezisztencia veszélyezteti a képességünket a súlyos fertőzések kezelésében. Titikul B / Shutterstock

Az antibiotikumok kritikus szerepet töltenek be a modern orvostudományban. Rendszeresen használják azokat a fertőző betegségeket, amelyeket műtét után megelőzően adnak be, és hozzájárultak ahhoz, hogy az átlagos várható élettartam átlagosan 20 évvel növekedjen szerte a világon. Ez teszi az antibiotikum-rezisztencia leküzdését az egyik legsürgetőbb kérdések amellyel a mai fajunk szembesül. Mégis, olyan baktériumoknál, mint a faecalis, a tudósok olyan mikrobákat fedeztek fel, amelyek összejátszanak a kialakult antibiotikum-rezisztencia veszélyének fokozása érdekében.

Ez megértést tesz lehetővé E. faecalis kiemelten fontos. A mikroba természetes, belső ellenállásának nagy részét azonban továbbra is rejtély borítja. Frusztráló módon a faecalis-nak gyakran ásza van a hüvelyében, amikor antibiotikumokkal támadják. Ha például egy integrált DNS-darabot törölünk, akkor gyakran azt tapasztaljuk, hogy a faecalisnak van egy másik DNS-szakasza, amely ugyanazt a szerepet töltheti be, függetlenül az antibiotikum-rezisztenciától. Azt azonban még nem értjük teljesen, hogy a DNS mely részeinek vannak genetikai tartaléktervei és melyeknek nincsenek.

Egy DNS-mentés biztonsági mentés nélkül ideális gyógyszer célpontot jelentene. És szerencsére képesek vagyunk azonosítani ezeket a létfontosságú darabokat a laboratóriumban a DNS-szegmensek fokozatos törlésével. Minden egyes törlés egy-egy lépéssel közelebb visz minket a genetikai kód kulcsfontosságú részeinek azonosításához E. faecalis túlélni. Ez bízik bennünk abban, hogy hamarosan a javunkra pakolhatjuk a paklit ezzel a takarékos opportunista kórokozóval szemben, és végül eltávolíthatjuk a kereskedőt a játékból.

A szerzőkről

Sali Morris, PhD-jelölt University of Bath és a James S. Horton, PhD-jelölt University of Bath

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

könyvek_egészség