Onderzoekers hebben aangetoond dat genetische diversiteit een sleutelrol speelt bij het ontwikkelen van resistentie tegen geneesmiddelen. Wetenschappers van het Wellcome Trust Sanger Institute en het Institute for Research on Cancer and Ageing van Nice in Frankrijk, laten zien dat een hoge genetische diversiteit nieuwe mutaties kan veroorzaken die resistentie tegen geneesmiddelen veroorzaken. De studie die vandaag (17 oktober) is gepubliceerd in Mobiele rapporten heeft implicaties voor ons begrip van de evolutie van resistentie tegen antimicrobiële en antikankergeneesmiddelen.

De Wereldgezondheidsorganisatie classificeert antimicrobiële resistentie als een van de grootste bedreigingen voor de wereldwijde gezondheid van vandaag. Momenteel 700, 000 doden per jaar wereldwijd, met 25, 000 daarvan in de EU en 23, 000 in de VS zijn gekoppeld aan antimicrobiële resistentie. Deze cijfers zullen naar verwachting stijgen tot 10 miljoen doden per jaar in 2050 als er niets wordt gedaan om het probleem aan te pakken. Even, kanker is gekoppeld aan 8,2 miljoen jaarlijkse sterfgevallen wereldwijd, met chemotherapieresistentie een belangrijke beperking van de behandeling.

Eerdere studies hadden een verband gelegd tussen hoge genetische diversiteit bij bacteriële infecties of bij kankers met slechte resultaten voor patiënten die werden behandeld met antimicrobiële of chemotherapiemedicijnen. Onderzoekers in deze studie gebruikten ontluikende gist, het creëren van populaties van cellen met meer dan 10 miljoen verschillende gerandomiseerde genomen, om te onderzoeken hoe genetische diversiteit de resistentie beïnvloedde. Ze ontwikkelden deze om gedurende 4 weken in antimicrobiële geneesmiddelen te groeien en bestudeerden vervolgens de gevoelige en resistente gistcellen.

Dr. Ignacio Vazquez-Garcia, de eerste auteur van het Wellcome Trust Sanger Institute en de Universiteit van Cambridge, zei:"We ontdekten dat de mate van diversiteit binnen de celpopulatie - bekend als klonale heterogeniteit - een belangrijke rol speelde bij het verwerven van antimicrobiële resistentie. Door de genomen van gevoelige en resistente cellen te sequencen, toonden we aan dat sommige cellen vooraf waren aangepast, of geprimed, terwijl andere cellen nieuwe mutaties kregen om resistentie te krijgen."

Door dan de geëvolueerde stammen te kruisen, de onderzoekers konden de complexe evolutionaire processen onderzoeken die betrokken zijn bij het ontwikkelen van resistentie. Ze konden niet alleen zien welke mutaties resistentie veroorzaakten - drivermutaties genoemd - maar ook hoe de achtergrondmutaties deze beïnvloedden.

Ze ontdekten twee soorten drivermutaties. Cellen met zwakke drivermutaties hadden andere achtergrondmutaties nodig om goed te groeien in antimicrobiële geneesmiddelen, cellen met sterke driver-mutaties ontwikkelden echter resistentie tegen geneesmiddelen, ongeacht de genetische achtergrond.

Professor Gianni Liti, een senior auteur op het papier van het Institute for Research on Cancer and Ageing, Mooi hoor, zei:"We waren in staat om de evolutie in de tijd te bestuderen door genoomsequenties van de celpopulaties te combineren en de groeikenmerken van de gistcellen te volgen. We ontdekten dat de genetische achtergrond een grote invloed had op het feit of zwakkere mutaties al dan niet resistentie tegen geneesmiddelen zouden verlenen , en in deze gevallen pasten veel verschillende cellen zich in een golf aan. Echter, met enige genetische achtergrond, cellen met sterke driver-mutaties kunnen "springen" en andere cellen die in de medicijnen groeien, overtreffen."

Professor Ville Mustonen, Senior auteur van de Universiteit van Helsinki en voorheen verbonden aan het Wellcome Trust Sanger Institute, zei:"Onze studie helpt de evolutie van resistentie tegen geneesmiddelen te begrijpen, en heeft niet alleen gevolgen voor gist, maar ook voor bacteriën en kanker. Hoewel verder onderzoek nodig is, we bouwen bewijs om aan te tonen dat genetische diversiteit in een bacteriële infectie of in een tumor die wordt behandeld de basis kan leggen voor resistentie tegen de therapie en invloed kan hebben op hoe snel resistentie zich ontwikkelt."