Flyver under radaren:Multiresistente bakterier gemmer sig blandt tarmbakterier fra asymptomatiske menneskelige bærere

Forskere fra A*STAR's Genome Institute of Singapore (GIS) har opdaget, hvordan Carbapenemase-producerende Enterobacteriaceae (CPE) - en multi-lægemiddelresistent bakterie - gemmer sig blandt tarmbakteriesamfund i asymptomatiske menneskelige bærere. Undersøgelsen blev offentliggjort i Nature Microbiology .

Langsigtet kolonisering af tarmmikrobiomet af CPE, en familie af bakterier, der er resistente over for de fleste antibiotika, er et voksende område af folkesundhed, da det kan føre til samfundsoverførsel og livstruende CPE-infektioner. Enkeltpersoner kan opleve kolonisering af CPE-bakterier (f.eks. E. coli eller K. pneumoniae) gennem kontakt med forurenede overflader eller indtagelse af forurenede fødevarer; længere tids indtagelse af antibiotika kan også være en risikofaktor for kolonisering. Nogle individer kan udvikle CPE-infektioner, og behandling involverer ofte brug af flere antibiotika som "sidste udvej". I nogle alvorlige tilfælde fører behandlingssvigt til en høj dødelighed (op til 50 %) hos indlagte patienter.

Et sted, hvor videnskabsmænd mener, at CPE gemmer sig, er i menneskets tarm, koloniserer det asymptomatisk og maskeret af trillioner af gode bakterier der, og venter på muligheden for at forårsage infektioner eller overføre dem til andre individer.

For at studere virkningerne af CPE-kolonisering og efterfølgende afkolonisering på tarmmikrobiomet samarbejdede holdet med Tan Tock Seng Hospital (TTSH) for at undersøge tarmmikrobiomet hos CPE-positive forsøgspersoner og deres familiemedlemmer i et år.

De sporede tarmbakterierne ved at analysere deres metagenomiske DNA-signaturer og opdagede, at CPE ikke er helt stille i tarmen. Holdet fandt ud af, at CPE-kolonisering efterlader afslørende mærker ved at udtømme nøglebakterier, hvis funktioner er forbundet med opretholdelse af tarmsundhed ved at holde inflammation i skak.

Holdet opdagede også, at CPE-kolonisering var dynamisk og potentielt kunne føre til udveksling af genetiske elementer, der giver antibiotikaresistens på tværs af bakteriearter.

Ved at analysere hele genomsekvenserne af CPE-stammer fandt de mutationer i nøglefunktionelle gener og forskelle i antibiotikaresistensprofiler mellem meget lignende Escherichia coli (E. coli) og Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) stammer, der kunne forklare, hvorfor CPE er i stand til at for med succes at gemme sig i tarmen. Genbalancering af tarmbakterier, især med hensyn til nøglearter, der modulerer tarmbetændelse, kunne give en mulighed for at fremme CPE-dekolonisering og forhindre videre transmission af antibiotikaresistens.

Dr. Niranjan Nagarajan, gruppeleder for Laboratory of Metagenomic Technologies and Microbial Systems og Associate Director of Genome Architecture ved GIS, samt tilsvarende forfatter til undersøgelsen, siger, at "antimikrobiel resistens er en stor folkesundhedsudfordring med stor indvirkning på sundhedssystemer i Singapore. Vores undersøgelse kaster lys over et vigtigt fænomen, som er bekymrende for infektionsmedicinere over hele verden."

"CPE er særligt bekymrende med hensyn til antimikrobiel resistens, fordi de bærer resistensgenerne på mobile elementer, der kan udveksles mellem bakterier og dermed hurtigt skaber superbugs ud af ellers harmløse bakterier. De er som dødelige snigmordere, der gemmer sig i almindeligt syn blandt tarmbakterier. Alligevel , deres tilstedeværelse går ikke ubemærket hen af ​​tarmbakteriemængden, og måske er nøglen til at eliminere dem at udnytte mængdens kraft."

Dr. Jonathan Teo Jin Yuan, forskningsstipendiat ved Laboratory of Metagenomic Technologies and Microbial Systems in GIS, og fælles førsteforfatter til undersøgelsen, siger, at "tidligere undersøgelser af CPE fokuserede i høj grad på epidemiologien og molekylære aspekter af infektionen, men Den naturlige historie af CPE-tarmkolonisering er forblevet uudforsket. Vores undersøgelse var unik, da den fulgte op med CPE-koloniserede patienter og deres familiemedlemmer i et år, hvilket gav os mulighed for at spore ændringer i deres tarmbakteriesamfund."

"Vi brugte banebrydende metagenomiske teknologier til dybt at undersøge genetikken af ​​deres tarmbakterier, spore ændringerne på hele genomniveauet og efterfølgende analyserede, hvordan deres tarmbakteriesamfund udviklede sig i forhold til kolonisering af CPE."

Prof Patrick Tan, administrerende direktør for GIS, siger, at "antimikrobiel resistens ofte omtales som den næste pandemiske trussel, der kan overvælde sundhedssystemer på verdensplan. Blandt de organismer, der giver anledning til bekymring, er CPE tæt på toppen af ​​listen på grund af deres evner at overføre antibiotikaresistens og kolonisere den menneskelige tarm, selv i fravær af åbenlys infektion og antibiotikabrug."

"Ved at studere CPE-tarmkolonisering ved hjælp af avancerede genomiske værktøjer, var vi i stand til at opdage nøgleindsigter, der kunne hjælpe os med at reducere tarmkolonisering, forhindre spredning af disse patogener og dermed beskytte vores samfund og sundhedssystemer." + Udforsk yderligere

Bakterievira:Trofaste allierede mod antibiotikaresistens