Håndtering af antibiotika er ikke nok til at vende resistens

Forskere har opdaget, at en reduktion af brugen af ​​antibiotika ikke vil være nok til at vende den voksende forekomst af antibiotikaresistens for nogle typer bakterier.

Udover at videregive generne, der giver antibiotikaresistens til deres afkom, mange bakterier kan også bytte gener indbyrdes gennem en proces kaldet konjugation. Der har længe været en debat, imidlertid, om, hvorvidt denne proces sker hurtigt nok til at spredes gennem en befolkning, der ikke er under angreb af antibiotika.

I en ny undersøgelse, forskere fra Duke University mener, at de har fundet et endegyldigt svar på det spørgsmål. Gennem en række eksperimenter med bakterier, der er i stand til at konjugere, de viser, at alle de testede bakterier deler gener hurtigt nok til at opretholde resistens. De viser også, imidlertid, at der er måder at forstyrre processen og vende antibiotikaresistens.

Resultaterne vises online den 22. november i tidsskriftet Naturkommunikation .

"Resultaterne kom som en overraskelse for mig, da jeg første gang så dataene, " sagde Lingchong You, Paul Ruffin Scarborough Associate Professor of Engineering ved Duke University og tilsvarende forfatter på papiret. "For alle de bakterier, vi testede, deres konjugationshastighed er tilstrækkelig hurtig til, at selvom du ikke bruger antibiotika, Resistensen kan opretholdes - selvom generne bærer en høj pris."

Mest resistens over for antibiotika opstår og spredes gennem naturlig selektion. Hvis nogle få heldige bakterier har gener, der hjælper dem med at overleve en omgang antibiotika, de bliver hurtigt forældre til den næste generation og giver disse gener videre.

Mange af disse gener, imidlertid, komme til en pris. For eksempel, en mutation kan tillade en bakterie at bygge en tykkere membran for at overleve et bestemt antibiotikum, men den mutation kan også gøre det sværere for cellen at reproducere. Uden at det selektive pres fra antibiotika dræber konkurrenterne, bakterier med denne mutation bør forsvinde over tid.

Men når de gener, der er ansvarlige for resistens, også kan byttes mellem celler, ligningen bliver mere kompliceret. Til fordel for at opretholde resistensen er den hastighed, hvormed generne deles. Mod det er de tidligere nævnte biologiske omkostninger ved generne, og den naturlige fejlrate i gener, når de videregives.

"Der har været nogle undersøgelser af, hvor kritisk konjugation er for at opretholde resistens på trods af dens omkostninger, men der har manglet omhyggelige og veldefinerede eksperimenter for at komme til endelige konklusioner, " sagde du. "Det er der, Allison har ydet et centralt bidrag. Hendes utroligt grundige målinger giver os mulighed for at drage vores konklusioner med stor tillid."

Allison Lopatkin, en ph.d.-studerende i You's laboratorium og førsteforfatter til papiret, omhyggeligt målt hastigheden af ​​konjugation og antibiotikaresistens hos patogener i mere end en måned. Stammerne blev opnået gennem et parallelt projekt med Duke Health, hvor I forsøger at bestemme, hvor almindelig konjugation er blandt patogener.

Indtil nu, Du har fundet ud af, at mere end 30 procent af de bakterielle patogener, han har testet, spreder resistens gennem konjugering. Og af dem, ni blev yderligere testet af Lopatkin for at se, hvor godt de ville bevare deres resistens i fravær af antibiotika.

"Hver eneste kliniske stamme, vi testede, bibeholdt sin resistens gennem konjugation selv uden det selektive pres fra antibiotika, sagde Lopatkin.

Resultaterne indikerer, at - i det mindste for bakterier, der bytter resistensgener - blot at styre mængden af ​​antibiotika, der bruges, ikke vil vende udviklingen i det voksende problem med resistens. For at gøre noget fremskridt, ifølge dig og Lopatkin, Der vil også være behov for lægemidler, der både stopper deling af gener og mindsker hastigheden, hvormed de overføres gennem reproduktion.

Heldigvis, sådanne stoffer findes allerede, og der kan være mange flere derude, der venter på at blive opdaget.

"Vi lavede de samme eksperimenter med et lægemiddel, der er kendt for at hæmme konjugation, og et andet, der tilskynder til, at resistensgener går tabt, " sagde Lopatkin. "Vi fandt ud af, at uden tilstedeværelsen af ​​antibiotika kunne vi vende bakteriernes resistens i fire af de patogener, vi testede, og kunne stoppe det i at sprede sig i resten."

Et af stofferne er et godartet naturprodukt, og det andet er et FDA-godkendt antipsykotikum. Mens holdet har indgivet et foreløbigt patent på brugen af ​​kombinationen til at vende antibiotikaresistens, de håber, at det fremtidige arbejde vil afsløre endnu bedre muligheder.

"Som et næste skridt, vi er interesserede i at identificere yderligere kemikalier, der kan udfylde disse roller mere effektivt, sagde du. Historisk set, da forskere screenede store biblioteker for medicin, de fokuserede på lægemidler, der kan dræbe bakterierne. Men hvad vores undersøgelser tyder på er, at der er et helt nyt univers, hvor du nu kan screene for andre funktioner, som evnen til at blokere konjugation eller at inducere tab af resistensgener. Disse kemikalier, en gang bevist sikker, kan tjene som hjælpestoffer til standard antibiotikabehandling, eller de kan anvendes i miljømæssige omgivelser som en måde til generelt at håndtere spredningen af ​​antibiotikaresistens."