Учёные научились ранжировать гены устойчивости по степени риска

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, поможет прогнозировать эволюцию антибиотикорезистентности и направлять разработку новых препаратов. Гены, обеспечивающие бактериям устойчивость к клинически используемым антибиотикам, обнаружены во многих природных средах. Однако до сих пор не хватало функционального обзора генов резистентности, встречающихся у распространённых патогенов человека.

Исследование из Центра биологической устойчивости Фонда Ново Нордиск при Техническом университете Дании позволяет ранжировать гены устойчивости по степени риска и прогнозировать эволюцию существующих и будущих лекарств.

«Мы уверены, что подробная фенотипическая информация о большой коллекции отдельных генов устойчивости, полученная в нашем исследовании, поможет расширить знания об использовании антибиотиков и разработке лекарств. Такая информация может принести пользу как фармацевтическим компаниям, так и врачам, назначающим антибиотики», — говорит Андреас Порсе из Центра.

Бактерии — социальные существа, постоянно обменивающиеся генами друг с другом. Этот обмен способствует нарастающему кризису антибиотикорезистентности, поскольку многие вредные патогены, включая Escherichia coli, живут в сообществах, где один акт переноса может превратить безвредные бактерии в «супербактерии».

Исследователи использовали синтетическую биологию, чтобы изучить большое разнообразие механизмов действия генов резистентности и влияние переноса гена на новый бактериальный хозяин. Благодаря такому разнообразию и разрешению удалось показать, что биохимический механизм продукта гена и его совместимость с физиологией хозяина гораздо важнее, например, последовательности самого гена.

«Эта информация полезна при разработке новых антибиотиков, поскольку компании, возможно, захотят избегать препаратов, на которые могут легко воздействовать механизмы устойчивости, способные легко распространяться среди патогенных хозяев. Например, результаты показывают, что гены, вызывающие устойчивость к пенициллину, могут легче внедряться в новых хозяев по сравнению с генами, участвующими в устойчивости к тетрациклину», — объясняет Андреас Порсе.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, служат хорошим справочником по функциональным профилям генов устойчивости, наблюдаемых у патогенов, и могут помочь промышленности в разработке новых продуктов.

Изучив 200 генов, стало ясно, продукты каких генов с определёнными механизмами действия легче всего интегрируются в клетку. Всё сводится к биохимическому механизму и хозяину, в котором гены естественным образом присутствуют. Лучшее понимание этого вопроса полезно для создания клеточных фабрик и биологических схем, где гены из разных организмов часто комбинируются в контексте, отдалённо связанном с их первоначальными хозяевами.

«В биотехнологии мы часто хотим взять гены из одного организма и экспрессировать их в другом, иногда отдалённо родственном организме, чтобы получить новые функции в нашем любимом хозяине. Наши данные могут помочь инженерам прогнозировать эффекты различных генов в новых клеточных контекстах. Это позволит более рационально конструировать клеточные фабрики для производства важных биохимикатов», — заключает Андреас Порсе.