Впервые обнаружены пути распространения генов устойчивости к антибиотикам у супербактерий

Исследователи из Центра геномного надзора за патогенами (Wellcome Sanger Institute и Big Data Institute, Оксфордский университет) впервые выявили, как гены устойчивости к антибиотикам распространяются в больничной супербактерии Klebsiella pneumoniae на континентальном уровне через бактериальные плазмиды.

В исследовании, опубликованном 24 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, использовалось полногеномное секвенирование для анализа плазмид и бактериальных хромосом из образцов K. pneumoniae, взятых у пациентов европейских больниц.

Ключевая проблема

K. pneumoniae — оппортунистический патоген, вызывающий пневмонию и менингит. Он может приобретать устойчивость к антибиотикам последнего резерва — карбапенемам — за счёт генов карбапенемаз. Эти гены обычно находятся на плазмидах — небольших кольцевых молекулах ДНК, которые могут передаваться между разными штаммами и видами бактерий, способствуя быстрому глобальному распространению устойчивости.

Методология

С помощью технологии длинного прочтения (long-read sequencing) учёные получили полные последовательности плазмид из 79 образцов K. pneumoniae и изучили их вместе с более чем 1700 ранее секвенированными короткими прочтениями образцами из того же европейского исследования.

Три пути распространения

Анализ на континентальном масштабе впервые выявил три основных пути распространения генов устойчивости через плазмиды в популяции K. pneumoniae:

1. Одна плазмида перемещается между множеством штаммов.
2. Множество плазмид распространяются среди множества штаммов.
3. Множество плазмид распространяются внутри одного штамма.

Значение для борьбы с инфекциями

По словам профессора Хаджо Грундманна, эти данные критически важны для контроля вспышек. Зная путь передачи, можно адаптировать меры: бороться с доминирующей плазмидой, доминирующим штаммом или с обоими. Например, если высокорисковая плазмида в ходе вспышки перескочит в другой штамм, это потребует особого мониторинга.

Также обнаружено, что плазмиды, несущие гены карбапенемаз, наиболее успешно распространяются, когда их приобретает высокорисковый штамм. Это подчёркивает важность раннего выявления и строгого инфекционного контроля в медучреждениях.

Вывод

«Плазмиды — это один из недостающих элементов паззла при отслеживании устойчивых бактерий», — отмечает профессор Дэвид Ааненсен. Геномный надзор за бактериями должен включать анализ как хромосом, так и плазмид, чтобы получить полную картину распространения устойчивости и эффективно бороться с ростом резистентных инфекций.