Nya upptäckter om antibiotikaresistensgener genom avancerad dataanalys
Den ökande antibiotikaresistensens är ett allt större hot för människors hälsa. En av orsakerna är att sjukdomsframkallande bakterier förvärvar resistensgener genom en process som kallas horisontell genöverföring. Ett stort problem med detta är att vi ofta inte upptäcker dessa nya antibiotikaresistensgener förrän de redan har spridits i stor omfattning vilket gör det mycket svårt att kontrollera. Nu har en ny studie från Centrum för antibiotikaresistensforskning, CARe, hittat ett stort antal enzymer som tidigare varit okända och som kan påverka resistensen.
Aminoglykosider är en typ av antibiotika som används när andra antibiotika inte fungerar eller när infektionen är särskilt svår, exempelvis vid sjukhusförvärvade infektioner och tuberkulos. Dessa antibiotika fungerar genom att fästa sig vid bakteriers ribosomer och störa deras proteinproduktion, vilket dödar eller stoppar bakteriernas tillväxt. Men vissa bakterier har blivit motståndskraftiga. Detta kan ske genom produktion av speciella enzymer som förändrar antibiotikan, vilket medför att den inte längre kan fästa sig på bakteriens ribosom. Därmed slutar antibiotikan att fungera mot dessa motståndskraftiga bakterier.
Big data ger nya insikter
I en ny studie från CARe, har man utnyttjat spjutspetsteknik inom dataanalys av bakteriell genetisk information för att upptäcka tidigare okända mobila antibiotikaresistensgener bland skadliga mikroorganismer. Forskarna studerade en miljon uppsättningar genetiska koder och kunde därigenom finna gener som påverkar 34 000 unika aminoglykosidmodifierande enzymer. Dessa enzymer har grupperats i cirka 7600 olika familjer av vilka endast knappt 90 var kända tidigare vilket visar omfattningen av dessa forskningsfynd.
- Genom noggrann granskning av stora mängder sekvensdata kunde
vi identifiera flera kraftfulla aminoglykosidresistensgener som tidigare inte upptäckts, säger David Lund, doktorand och försteförfattare till studien. Dessa resultat visar nyttan av beräkningsmetoder för tidig upptäckt av potentiellt farliga nya resistensgener
Särskilt viktiga är de femtio helt nya familjerna av aminoglykosidmodifierande enzymer som har kopplingar till mobila genetiska strukturer och skadliga bakterier. 28 av dessa testades i experiment där hela 24 av dem visade sig ge resistens mot aminoglykosider hos E. colibakterier. 17 av dessa aminoglykosidmodifierande enzymer överträffade dessutom resistensnivåerna som ses i kliniska miljöer, vilket är oroväckande när det gäller effektiviteten hos dessa antibiotika.
Proaktiva åtgärder krävs
Denna studie bidrar med ett steg framåt i vår förståelse av den genetiska mångfalden och rörligheten av resistens mot aminoglykosider som är en viktig typ av antibiotika. Dessutom belyser den potentialen i att använda avancerad dataanalys för att upptäcka nya antibiotikaresistensgener i ett tidigt skede, vilket skulle kunna vara en väg framåt för att finna proaktiva åtgärder mot det växande hotet från antibiotikaresistens.
- Nya resistensgener stöter ständigt på i kliniska miljöer där de kan minska effektiviteten av antibiotikabehandlingar säger Erik Kristiansson, professor vid Institutionen för matematiska vetenskaper. Denna studie visar att det är möjligt att identifiera nya resistensgener innan de sprider sig brett mellan patogener och hotar människors hälsa. Studien betonar därför vikten av att också inkludera nya resistensgener i övervakningen och infektionskontrollen av antibiotikaresistenta bakterier.