Полный эволюционный путь больничного супербактерии впервые картирован

Современные больницы и лечение антибиотиками не являются единственной причиной появления всех устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Новое исследование показало, что давление отбора ещё до широкого применения антибиотиков повлияло на развитие некоторых из них.

Учёные из Института Сэнгера, Университета Осло и Кембриджского университета, используя современные аналитические и секвенирующие технологии, создали эволюционную временную шкалу для бактерии Enterococcus faecalis — распространённого возбудителя антибиотикорезистентных инфекций в больницах.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают, что эта бактерия способна очень быстро адаптироваться к давлению отбора, такому как использование химикатов в сельском хозяйстве и разработка новых лекарств. Это привело к появлению разных штаммов одного вида по всему миру — от кишечника большинства людей до многих диких птиц. Учитывая её широкое распространение, исследователи предлагают ввести скрининг на этот тип бактерий при поступлении в стационар, как это делается для других супербактерий, чтобы снизить риск развития и распространения инфекции.

E. faecalis обычно обитает в кишечном тракте, не причиняя вреда. Однако у людей с ослабленным иммунитетом она может попасть в кровоток и вызвать серьёзную инфекцию.

В больницах чаще встречаются антибиотикорезистентные штаммы E. faecalis. Ранее считалось, что их появление вызвано широким применением антибиотиков и других мер контроля в современных клиниках.

В новом исследовании учёные проанализировали около 2000 образцов E. faecalis с 1936 года по настоящее время, включая изоляты из крови пациентов и образцы стула животных и здоровых людей.

Команда отсеквенировала геном (включая хромосомы и плазмиды) с помощью технологии Oxford Nanopore, картировала эволюционный путь бактерии и создала временную шкалу появления различных штаммов, включая современные устойчивые к антибиотикам. Оказалось, что резистентные штаммы возникли раньше, чем предполагалось, — до массового применения антибиотиков, следовательно, не только они стали причиной их появления.

Исследователи обнаружили, что на эволюцию некоторых современных штаммов повлияли сельскохозяйственные и ранние медицинские практики, например, использование мышьяка и ртути. Кроме того, штаммы, схожие с больничными антибиотикорезистентными вариантами, были найдены у диких птиц. Это демонстрирует невероятную адаптивность и гибкость вида в формировании новых штаммов перед лицом различных угроз.

Профессор Юкка Корандер, соавтор исследования: «Впервые мы смогли полностью проследить эволюцию E. faecalis по образцам возрастом до 85 лет. Это позволило увидеть детальное влияние образа жизни человека, сельского хозяйства и лекарств на развитие разных бактериальных штаммов. Без аналитических и секвенирующих технологий Института Сэнгера построить полную временную шкалу эволюционных изменений было бы невозможно».

Доктор Анна Понтинен, соавтор исследования: «Сейчас при поступлении в больницу пациентов проверяют на некоторые устойчивые бактерии и грибки и изолируют для снижения уровня инфекций. Благодаря этому исследованию можно оценить разнообразие E. faecalis и выявить штаммы, склонные к распространению в стационарах и способные навредить людям с ослабленным иммунитетом. Мы считаем, что скрининг на E. faecalis при госпитализации мог бы быть полезным».

Профессор Джулиан Паркхилл, соавтор исследования: «Эта работа показала, что больничные антибиотикорезистентные штаммы гораздо старше, чем мы думали. Она подчеркнула их невероятную метаболическую гибкость в сочетании с многочисленными механизмами выживания в суровых условиях, что позволило им широко распространиться по всему миру».