Структура популяции и генетические взаимодействия Streptococcus pneumoniae.(а) Семейное древо пневмококковой популяции со связями между реципиентами и потенциальными донорами фрагментов ДНК. (б) Наиболее распространенные формы бактерий, обнаруженные в популяции маэлы. [DOI: 10.1038 / нг.2895]
Исследователи обнаружили, что безвредные бактерии могут быть источником устойчивости к антибиотикам при лечении таких заболеваний, как пневмония, бактериемия и менингит. Их результаты могут помочь в разработке более эффективных стратегий борьбы с возникновением устойчивости к антибиотикам.
Streptococcus pneumoniae – это бактерия, которая представляет собой серьезную проблему для здоровья во всем мире. Хотя в настоящее время существуют вакцины против этой бактерии, S. pneumoniae может избежать вакцинации путем обмена ДНК в процессе, известном как рекомбинация. Это может включать в себя увеличение генетических вариантов, устойчивых к антибиотикам, и увеличение риска более широкого распространения устойчивости к антибиотикам.
В этом исследовании, казалось бы, безвредный штамм бактерии, известный как нетипируемый или NT, был наиболее распространенным типом S. pneumoniae обнаружена в более чем 3000 проб от людей в лагере беженцев. Несмотря на то, что этот штамм безвреден, он обменивается ДНК с большей скоростью, чем другие более вредные формы бактерии, включая ДНК, несущие гены, несущие устойчивость к антибиотикам.
"Программы вакцинации оказали очень положительное влияние на частоту инфицирования устойчивым S. pneumoniae, но мы должны сохранять бдительность, поскольку этот патоген является мастером адаптации с потенциалом преодолеть наши попытки контролировать его," говорит профессор Стивен Бентли, старший автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Это исследование показывает, что если мы хотим эффективно бороться с сопротивлением, мы должны отслеживать эту форму S. pneumoniae – мы просто не можем позволить себе игнорировать это."
Команда секвенировала более 3000 образцов Streptococcus pneumoniae от почти 1000 младенцев и матерей из лагеря беженцев на границе между Мьянмой и Таиландом, чтобы понять эволюцию бактерии во время здорового носительства и передачи от человека к человеку. Доля носителей S. pneumoniae, как правило, выше в развивающихся странах, как и заболеваемость пневмококком.
Они обнаружили, что наиболее распространенной формой этой бактерии была та, которая редко вызывает заболевание. У этих NT-пневмококков отсутствует сахарная капсула, которая обычно покрывает все другие болезнетворные формы бактерии. Однако отсутствие капсулы означает, что NT-пневмококки могут обмениваться ДНК с большей готовностью, чем те, которые заключены в сахарную капсулу.
Команда обнаружила, что обмен ДНК был исключительно высоким в областях генома, которые связаны с устойчивостью к антибиотикам. Они обнаружили, что замена устойчивых к антибиотикам участков генома опосредовала распространение устойчивости к основному семейству ß-лактамных антибиотиков, которое включает пенициллин. Это соответствует чрезмерному использованию ß-лактамных антибиотиков в регионе с 1990-х годов.
"Мы можем увидеть с большим разрешением процесс рекомбинации, который обеспечивает более глубокое понимание того, как эта бактерия может приобретать и терять устойчивость к антибиотикам," говорит Клэр Чеваприча, первый автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Резервуар генов устойчивости к антибиотикам вызывает серьезное беспокойство, потому что он дает популяции патогенов возможность более быстро адаптироваться к антибиотикам."
Современные вакцины нацелены на сахарные капсулы, в которых находятся эти вредные бактерии. Поскольку NT-пневмококки не содержат сахарной капсулы, существующая вакцина не может защитить от возможности передачи генов устойчивости от NT-пневмококков.
"Эти NT-пневмококки без капсулы – реальная проблема для нас в борьбе с устойчивостью к антибиотикам," говорит д-р Пол Тернер, автор из Исследовательского подразделения Shoklo Malaria. "Две проблемы с NT-пневмококками – это, во-первых, преобладание обмена ДНК, особенно генетического материала, устойчивого к антибиотикам, и, во-вторых, современные вакцины не могут защитить нас от него – это опасная комбинация. Это исследование поможет командам разработать будущие стратегии вмешательства."