Отслеживание глобального распространения устойчивости к антимикробным препаратам

Международная исследовательская группа получила новые важные данные о факторах, определяющих глобальное распространение генов, ответственных за устойчивость к антимикробным препаратам (УПП) у бактерий.

Исследование, проведённое под руководством учёных из Института Квадрам и Университета Восточной Англии при участии экспертов из Франции, Канады, Германии и Великобритании, поможет в борьбе с глобальной проблемой УПП.

Проанализировав полные геномные последовательности около двух тысяч устойчивых бактерий (преимущественно Escherichia coli, собранных в период с 2008 по 2016 год), команда обнаружила, что разные типы генов УПП имеют различную временную динамику. Например, некоторые изначально были обнаружены в Северной Америке и распространились в Европу, в то время как другие распространялись из Европы в Северную Америку.

Исследование изучало бактерии не только из разных географических регионов, но и из различных источников: людей, животных, пищевых продуктов (мяса) и окружающей среды (сточных вод). Это позволило определить, как эти отдельные, но взаимосвязанные факторы влияют на развитие и распространение УПП. Такой подход соответствует концепции «Единое здоровье» и важен для понимания динамики передачи и механизмов распространения генов устойчивости.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, было поддержано Объединённой инициативой по программированию исследований устойчивости к противомикробным препаратам (JPIAMR). Без согласованных глобальных усилий УПП сделает миллионы людей уязвимыми к инфекциям, которые сейчас можно лечить.

Команда сосредоточилась на устойчивости к особо важной группе антимикробных препаратов — цефалоспоринам расширенного спектра (ЦРС). Всемирная организация здравоохранения классифицирует их как критически важные, поскольку они являются «лечением последней надежды» для многолекарственно-устойчивых бактерий. Тем не менее, с момента их внедрения эффективность снизилась из-за развития резистентности.

Бактерии достигают устойчивости к ЦРС за счёт выработки специфических ферментов — бета-лактамаз, которые способны инактивировать эти препараты. Инструкции для производства этих ферментов закодированы в генах, особенно двух ключевых типов: бета-лактамаз расширенного спектра (БЛРС) и AmpC-бета-лактамаз (AmpC).

Эти гены могут находиться в хромосомах бактерий (передаваясь потомству при клональном размножении) или в плазмидах — небольших молекулах ДНК, отделённых от основной хромосомы. Плазмиды мобильны и могут перемещаться непосредственно между бактериями, представляя альтернативный способ обмена генетическим материалом.

Исследование показало, что одни гены устойчивости распространялись за счёт клональной экспансии особо успешных бактериальных подтипов, а другие — передавались непосредственно с помощью эпидемических плазмид между разными хозяевами и странами.

Понимание потока генетической информации внутри и между популяциями бактерий является ключом к пониманию передачи УПП и глобального распространения резистентности. Эти знания помогут в разработке жизненно важных мер по сдерживанию УПП в реальном мире, где взаимодействуют бактерии из разных источников и экологических ниш, а международные путешествия и торговля стирают географические границы.

Профессор Элисон Мэзер: «Собрав такую большую и разнообразную коллекцию геномов, мы смогли выявить ключевые гены, обеспечивающие устойчивость к этим критически важным препаратам. Мы также показали, что большая часть устойчивости к цефалоспоринам расширенного спектра распространяется лишь ограниченным числом преобладающих плазмид и бактериальных линий».

Ведущий автор, доктор Роксана Замудио: «Устойчивость к антимикробным препаратам — это глобальная проблема, и только благодаря совместной работе с партнёрами из многих стран мы можем получить целостное представление о том, где и как распространяется УПП».