Как предсказать эволюцию устойчивости туберкулёза к лекарствам

Эволюционная адаптация направляется не только естественным отбором, но и смещением мутационного спектра — неравномерной частотой возникновения разных типов мутаций в геноме.

Учёные изучили тысячи адаптивных изменений у трёх микроорганизмов, включая бактерии, вызывающие туберкулёз (TB). Они обнаружили, что генетические изменения, которые накапливаются в ходе адаптивной эволюции (как в природе, так и в лаборатории), чаще всего относятся к классам мутаций, возникающим наиболее часто.

• Например, у бактерий TB, подвергшихся действию антибиотика, десятки разных мутаций могут обеспечить устойчивость. Сотни таких мутаций найдены у штаммов, выделенных от пациентов, но некоторые из них встречаются в 100 раз чаще, чем другие.

Связь между спектром мутаций и адаптивными изменениями наиболее сильна, когда в популяции за поколение возникает мало полезных мутаций. В этом случае популяция "ждёт" любую мутацию, которая может решить проблему. Если же полезных мутаций много, в итоге закрепляется та, которая решает проблему лучше всего.

Понимание этого мутационного смещения поможет предсказывать, как патогены и раковые клетки, скорее всего, будут эволюционировать для устойчивости к лекарствам, что поможет в разработке новых препаратов и стратегий лечения.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.