Ученые используют полногеномное секвенирование для мониторинга эволюции устойчивости бактерий к препаратам
Две независимые исследовательские группы разработали разные способы использования полногеномного секвенирования для отслеживания пути развития устойчивости бактерий к антибактериальным препаратам. Такие исследования могут помочь найти способы остановить эволюционный процесс и сохранить эффективность существующих антибиотиков. Обе группы опубликовали работы в Nature Genetics.
Мониторинг эволюции в реальном времени
Первая группа из Гарвардского университета создала «морбидостат» — компьютерно-управляемую среду, которая оценивает состояние бактериальной культуры и постепенно делает условия менее благоприятными. Чтобы заставить бактерии эволюционировать, в среду с E. coli добавляли три антибиотика: хлорамфеникол, доксициклин и триметоприм.
Регулярно отбирая образцы и применяя полногеномное секвенирование, ученые могли наблюдать, как бактерии превращаются в резистентные штаммы. Особенно важно, что при воздействии триметоприма Escherichia coli эволюционирует предсказуемым образом. Это знание может помочь врачам предсказывать такие изменения при лечении пациентов.
Эволюция после отмены препарата
Вторая международная группа исследовала, что происходит с бактериями после прекращения воздействия антибиотиков. Продолжают ли они эволюционировать в ответ на последствия препаратов?
Известно, что устойчивые бактерии часто размножаются медленнее, чем неустойчивые, в среде без антибиотиков, что должно снижать их скорость передачи. Однако некоторые резистентные штаммы передаются так же быстро, как и обычные.
Анализ с помощью полногеномного секвенирования штаммов M. tuberculosis показал, что быстро передающиеся резистентные штаммы приобрели два типа мутаций:
- Изменения, обеспечившие устойчивость.
- Компенсирующие мутации, позволившие вернуть высокую скорость передачи, утраченную из-за устойчивости к препарату. Это означает, что эволюция продолжалась и после отмены антибиотика.
Значение исследований
Вместе эти работы демонстрируют, что полногеномное секвенирование приближает ученых к полному пониманию того, как бактерии мутируют и эволюционируют, становясь устойчивыми к антибиотикам. Надежда заключается в том, что полное понимание процесса позволит разработать новые способы предотвращения такой эволюции.