Геномное секвенирование выявляет ранее неизвестные гены, делающие микробы устойчивыми к лекарствам
Ежегодно в США регистрируется более 2.8 миллиона инфекций, устойчивых к антибиотикам, что приводит к более чем 35 000 смертей и затратам в US$4.6 миллиарда на здравоохранение. По мере снижения эффективности антибиотиков угроза устойчивости к противомикробным препаратам (УПП) для общественного здоровья растёт.
Проблемы обнаружения устойчивости
УПП — естественный процесс, при котором микробы постоянно эволюционируют как защитный механизм, приобретая генетические изменения для выживания. Человеческая деятельность (чрезмерное и неправильное использование антибиотиков) ускоряет этот процесс.
Традиционный метод обнаружения — культуральный (экспозиция микробов к антибиотикам в лаборатории). Однако у него есть ограничения: устойчивые инфекции часто остаются незамеченными до неудачи лечения, а новые гены устойчивости могут ускользнуть от обнаружения.
Геномика устойчивости к противомикробным препаратам
Для преодоления этих проблем исследователи интегрируют полногеномное секвенирование в систему мониторинга УПП. Оно позволяет проанализировать всю ДНК в микробном образце и получить полную картину всех генов, включая ответственные за устойчивость. Биоинформатические инструменты помогают эффективно обрабатывать огромные массивы генетических данных.
Внедрение геномного секвенирования сталкивается с проблемами: высокая стоимость, контроль качества, нехватка обученных биоинформатиков и сложность интерпретации данных.
Обнаружение гена устойчивости
Комбинируя полногеномное секвенирование и биоинформатику, исследователи проанализировали образцы Salmonella, собранные у нескольких видов животных в период с 1982 по 1999 год. Был обнаружен ген устойчивости blaSCO-1, десятилетиями ускользавший от обнаружения в США.
Ген blaSCO-1 обеспечивает устойчивость к нескольким критически важным антибиотикам, включая ампициллин, амоксициллин-клавулановую кислоту и, в некоторой степени, цефалоспорины и карбапенемы.
Ген, вероятно, оставался незамеченным, потому что рутинный мониторинг обычно нацелен на хорошо известные гены устойчивости, а его функции перекрываются с другими генами. Пробелы в биоинформатической экспертизе также могли помешать его идентификации.
Неспособность обнаружить такие гены, как blaSCO-1, вызывает опасения по поводу их потенциальной роли в прошлых неудачах лечения. В период с 2015 по 2018 год 77% вспышек Salmonella в нескольких штатах были связаны с домашним скотом, являющимся носителем устойчивых штаммов.
Недетектированные гены УПП могут распространяться через продуктивных животных, загрязнённые пищевые продукты, производственную среду и сельскохозяйственные стоки, что приводит к инфекциям, которые труднее лечить, и повышает риск вспышек. Глобальное перемещение людей, скота и товаров позволяет таким штаммам легко пересекать границы.
Усиление эпиднадзора
По мере роста УПП принятие подхода «Единое здоровье», интегрирующего человеческий, животный и экологический факторы, может помочь обеспечить, чтобы возникающая устойчивость не опережала способность человечества с ней бороться.
Инициативы, такие как Quadripartite AMR Multi-Partner Trust Fund, поддерживают программы по усилению глобального совместного эпиднадзора, продвижению ответственного использования противомикробных препаратов и разработке устойчивых альтернатив. Соблюдение общих стандартов исследований позволит большему числу лабораторий по всему миру вносить вклад в глобальные усилия по эпиднадзору.