Обнаружен новый ген устойчивости к антибиотикам, связанный с лечением болезней скота

Исследователи из Университета Саскачевана (USask) выяснили, как ранее не изученный ген участвует в формировании антимикробной резистентности — растущей глобальной проблемы, угрожающей здоровью людей и животных.

Ген кодирует фермент под названием EstT, который способен "выключать" или инактивировать макролиды — класс антибиотиков, широко используемых для лечения болезней крупного рогатого скота и других животных.

Результаты исследования были опубликованы на прошлой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

К макролидам относятся такие антибиотики, как тилозин, тилмикозин и тилдипиросин. Ветеринары полагаются на эти препараты для лечения, например, респираторных заболеваний и абсцессов печени у крупного рогатого скота, а также других болезней у сельскохозяйственных и домашних животных.

Благодаря этому открытию ветеринары будут знать, что "есть вероятность, что препарат не подействует из-за наличия этого гена", — говорит ведущий автор статьи, доктор Пунэм Дхиндвал (Ph.D.), постдокторант Западного колледжа ветеринарной медицины (WCVM).

Антибиотики становятся менее эффективными из-за глобального распространения антимикробной резистентности. По оценкам 2019 года, более 1,2 миллиона смертей людей были вызваны лекарственно-устойчивыми инфекциями. Гены антимикробной резистентности (ARGs) — мобильные генетические элементы, способные передаваться между микроорганизмами — ускоряют развитие устойчивости.

Исследовательская группа USask под руководством доцента WCVM доктора Тони Руццини (Ph.D.) и в сотрудничестве с доктором Мюрреем Джелински (DVM) сделала открытие после анализа бактерий, собранных из поилок на откормочной площадке для крупного рогатого скота в Западной Канаде.

«[Наше открытие] добавляет еще один элемент в общую картину», — сказал Джелински, профессор клинических наук о крупных животных и обладатель кафедры здоровья мясного скота Альберты в ветеринарном колледже.

Руццини пояснил, что ученые ранее идентифицировали существование этого гена, который часто встречается у многих патогенов животных и в их микробиомах, но его функция оставалась загадкой. Команда USask обнаружила, что этот ген способен разрывать кольцевую структуру антибиотика посредством гидролиза (химической реакции с участием воды).

«Если разорвать или раскрыть кольцо с помощью воды, то нарушается активная форма антибиотика. Таким образом, он больше не имеет высокого сродства к мишени», — сказал Руццини.

Он добавил, что как только ген разрушает структуру антибиотика, препарат больше не может эффективно лечить болезнь: «Инактивация вызывает беспокойство, поскольку она снижает эффективную дозу антибиотика, доставляемую во время инфекции».

Руццини отметил, что его команда обнаружила этот ген в кластере с тремя другими ARGs — это была первая подсказка, что он может быть вовлечен в антимикробную резистентность. После идентификации гена команда клонировала его и протестировала против целой панели антибиотиков из разных классов.

«Этот ген, хотя мы и нашли его у организма из окружающей среды, также присутствует у патогенов, ответственных за развитие респираторных заболеваний крупного рогатого скота (BRD)», — сказал Руццини. Его лаборатория провела множество исследований BRD, широко известного как транспортная лихорадка.

Джелински заявил, что работа команды должна представлять интерес для всех исследователей в области здоровья человека и животных, изучающих антимикробную резистентность.

«Наше открытие пополняет обширную базу данных ARGs, которую можно сопоставлять с ДНК бактерии, чтобы определить, обладает ли она потенциалом устойчивости к конкретному противомикробному препарату», — сказал Джелински.

Руццини добавил, что его исследовательская группа продолжает изучать механизм работы EstT.

«Поскольку системы эпиднадзора за AMR все больше полагаются на молекулярные инструменты для обнаружения, наши знания об этом конкретном гене и его интеграция в эти системы помогут лучше информировать о применении противомикробных препаратов», — сказал Руццини.