Учёные научились контролировать мутации бактерий для сохранения эффективности антибиотиков

Исследователи обнаружили способ контролировать скорость мутаций у бактерий, что открывает путь к новым стратегиям борьбы с антибиотикорезистентностью.

Новое исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology, использовало высокопроизводительные вычисления для симуляции более 8000 лет бактериальной эволюции. Это позволило предсказать механизмы, контролирующие скорость мутаций.

Для проверки предсказаний учёные создали в лабораторных условиях более 15 000 культур E. coli. Общее количество бактерий в исследовании, если их выстроить в линию, составило бы 860 000 км — этого достаточно, чтобы обернуть Землю более 20 раз.

Тесты показали, что бактерии, живущие в малонаселённых сообществах, более склонны к развитию устойчивости к антибиотикам из-за естественного химического вещества, повреждающего ДНК — пероксида. В плотных средах, где клетки упакованы теснее, бактерии работают коллективно, чтобы обезвредить пероксид, снижая вероятность мутаций, ведущих к резистентности.

Это открытие может помочь в разработке «антиэволюционных препаратов» для сохранения эффективности антибиотиков путём ограничения скорости мутаций у бактерий.

Ведущий исследователь Роуэн Грин из Манчестерского университета заявил: «Антибиотикорезистентность представляет собой экзистенциальную угрозу для здоровья человека. Бактерии быстро развивают устойчивость к лекарствам, в то время как новые препараты не разрабатываются достаточно быстро».

Исследование показало, что генетически модифицированная E. coli, неспособная расщеплять пероксид, имела одинаковую скорость мутаций независимо от размера популяции. Однако при добавлении клеток-помощников, способных расщеплять пероксид, скорость мутаций у этих модифицированных бактерий снижалась.

Работа основывается на предыдущих выводах группы Microbial Evolution Research in Manchester (MERMan), которые указывали, что более плотные популяции бактерий имеют более низкие темпы мутаций. Текущее исследование раскрывает конкретный механизм этого явления, подчёркивая роль коллективной детоксикации в контроле скорости мутаций.