Учёные выявили новые генетические мутации у устойчивого к антибиотикам агента биотерроризма

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) идентифицировали новые генетические мутации у устойчивой к антибиотикам бактерии Francisella tularensis, которая может быть использована в биотеррористической атаке.

Эти мутации обеспечивают устойчивость к ципрофлоксацину (Ципро) — одному из наиболее распространённых методов лечения антибиотиками. F. tularensis является агентом категории А, что означает наибольший риск для общественного здоровья, наряду с возбудителями сибирской язвы и чумы.

Исследование, опубликованное в PLOS ONE, считается первой работой, в которой вариации искали во всём геноме.

"Такой подход позволяет увидеть новые, неизвестные ранее мутации. Без подобного исследования вы упустите другие механизмы, вызывающие устойчивость у бактерий. Таким образом, полногеномное исследование даёт гораздо более полную картину происходящего", — заявила биолог LLNL и ведущий автор Кристал Джейнг.

Помимо известных вариантов, исследование выявило мутации, обеспечивающие устойчивость, в гипотетическом белке, аспарагинсинтазе и сахарной трансаминазе/перозаминсинтазе.

Идентификация функциональных мутаций позволяет учёным разрабатывать диагностические тесты, чтобы за несколько часов определить, устойчив ли выпущенный биологический агент к антибиотикам и был ли он преднамеренно изменён для повышения патогенности. Время особенно важно в случае F. tularensis, поскольку она может распространяться в виде аэрозоля, что затрудняет сдерживание. Если врачи не знают, что штамм устойчив к Ципро, пациенты могут получить эффективное лечение лишь на поздней стадии инфекции.

Такие тесты, будь то в ответ на биотерроризм или в обычной клинической практике, позволят врачам определить устойчивость инфекции к определённым антибиотикам до начала лечения. Чаще всего при бактериальной или вирусной инфекции врачам приходится полагаться на прошлый опыт и метод проб и ошибок. Ципро часто назначается первым, исходя из предположения о его обычной эффективности.

Команда LLNL использовала секвенирование ДНК и ДНК-микрочипы для изучения всего генома. ДНК-микрочипы используют стеклянные пластины размером 1 на 3 дюйма с примерно 400 000 точек напечатанной последовательности ДНК на каждой для сравнения устойчивого к антибиотикам образца F. tularensis с чувствительным контрольным образцом. Каждый имеет флуоресцентную метку, которая заставляет последовательность светиться там, где они совпадают, а точка выглядит тёмной там, где есть мутация.

Они также использовали моделирование белков, чтобы предсказать структурные и функциональные изменения, вызванные мутациями, и сравнить симуляции с базой данных известных белков. Структурные изменения могут препятствовать связыванию антибиотика с белком-мишенью, делая его менее эффективным или неэффективным.

"Знание о том, есть ли структурное влияние этой мутации, поможет нам сделать вывод о том, какими могут быть потенциальные функциональные изменения", — сказала Джейнг.