Onderzoekers hebben een nieuwe manier ontdekt waarop ziekenhuisinfecties antibiotica weerstaan, door middel van een "stille" genetische mutatie.

Bacteriën kunnen resistent worden tegen antibiotica door willekeurige mutaties in hun DNA die hen een voordeel geven dat hen helpt te overleven. Het vinden van genetische mutaties en het ontdekken hoe ze bacteriën helpen om een ​​antibiotica-aanval te overleven, is essentieel om ons te helpen terug te vechten met nieuwe medicijnen.

De onderzoekers hebben nu een "stille" mutatie in de genetische code ontdekt die leidt tot antibioticaresistentie. Dergelijke mutaties worden doorgaans over het hoofd gezien en zijn mogelijk al aanwezig in andere infectieuze bacteriën.

Het team, geleid door onderzoekers van Imperial College London en met inbegrip van internationale medewerkers, publiceerde hun resultaten vandaag in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences .

Stijgende weerstand

De onderzoekers keken naar de bacterie Klebsiella pneumoniae, die infecties veroorzaakt in de longen, het bloed en de wonden van patiënten in ziekenhuizen, waarbij vooral patiënten met een aangetast immuunsysteem, zoals die op intensive care-afdelingen, kwetsbaar zijn.

Zoals veel bacteriën worden K. pneumoniae steeds resistent tegen antibiotica, met name een familie van geneesmiddelen die carbapenems worden genoemd. Deze belangrijke medicijnen als laatste redmiddel worden in ziekenhuizen gebruikt wanneer andere antibiotica al hebben gefaald.

Aangezien een toenemende resistentie tegen carbapenems ons vermogen om infecties te behandelen dramatisch kan beïnvloeden, worden carbapenem-resistente K. pneumoniae geclassificeerd als "kritieke" organismen van de Wereldgezondheidsorganisatie Prioriteit 1 .

Om effectief te zijn, moeten antibiotica de bacteriën binnendringen, en bij K. pneumoniae gebeurt dit via een kanaal in het buitenmembraan van de bacterie, gevormd door een eiwit genaamd OmpK36. Het team ontdekte een genetische mutatie die ervoor zorgt dat de bacteriën minder van het eiwit produceren, waardoor sommige van deze kanalen effectief worden afgesloten en carbapenem-antibiotica buiten de deur worden gehouden.

'Stille' mutaties

Deze mutatie werkt echter anders dan standaardmutaties die leiden tot antibioticaresistentie. Gewoonlijk veranderen mutaties de genetische code, zodat wanneer het wordt "gelezen" door ribosomen en omgezet in een eiwit, het een andere keten van aminozuren met verschillende functies produceert.

Deze mutatie produceert nog steeds dezelfde aminozuurketen, maar verandert de structuur van een belangrijk mRNA-tussenproduct, waardoor ribosomen de code niet kunnen lezen en er eiwitten van kunnen produceren.

Bij het zoeken naar mutaties zoeken genomische technieken meestal naar veranderingen in de aminozuursequentie. Aangezien deze mutatie echter een structuur verandert, in plaats van de sequentie zelf, kan het worden beschouwd als een "stille" mutatie.

Eerste auteur Dr. Joshua Wong, van het Department of Life Sciences van Imperial, zei:"In het tijdperk van big data en genomica kunnen mutaties zoals we hebben ontdekt als 'stil' worden beschouwd, aangezien de genetische code resulteert in dezelfde eiwitsequentie .

"Deze ontdekking zou moeten veranderen hoe we de genetische code in bacteriën zien en geeft mogelijk aan dat we in de wetenschappelijke gemeenschap andere vergelijkbare mutaties over het hoofd hebben gezien die belangrijke effecten kunnen hebben. Ons werk richt zich op een enkele mutatie, maar verandert fundamenteel hoe we mutaties interpreteren, vooral die waarvan werd gedacht dat ze stil waren."

Gedreven door antibioticagebruik

Het team van Imperial, dat de mutatie karakteriseerde, werkte samen met teams van de Universiteit van Oxford, de Universiteit van Florence en de Universiteit van Harvard om de verspreiding van de mutatie wereldwijd te identificeren, resistentieniveaus te beoordelen en te bepalen hoe de mutatie het intermediaire mRNA beïnvloedde. structuur.

Met behulp van gegevens van wereldwijd verzamelde resistente bacteriemonsters, toonde het team aan dat de mutatie meerdere keren onafhankelijk was ontstaan. Dit suggereert dat het niet willekeurig is, en in plaats daarvan wordt aangedreven door de behoefte van de bacteriën om zichzelf weer te verdedigen tegen de antibiotica.

Hoofdonderzoeker professor Gad Frankel, van de afdeling Life Sciences van Imperial, zei:"De mutatie is verschillende keren onafhankelijk van elkaar geëvolueerd, en dit vertelt ons dat dit nieuwe mechanisme geen eenmalige toevalstreffer is, maar in plaats daarvan wordt aangedreven door het gebruik van antibiotica. suggereert dat de mutatie optreedt onder antibioticadruk en benadrukt de bijwerkingen van overmatig antibioticagebruik in ziekenhuizen en andere instellingen."

Het team hoopt nu dat hun bevinding zal worden opgenomen in bio-informatica-tools die genetische sequenties analyseren om de aanwezigheid van de mutatie te identificeren, zoals werd gedaan met een eerder mechanisme dat het team ontdekte.

Ze zullen ook blijven samenwerken met hun medewerkers om te zoeken naar andere belangrijke mutaties in deze belangrijke ziekteverwekker. + Verder verkennen

Veel voorkomende medicijnresistente superbacteriën ontwikkelen snelle resistentie tegen 'laatste redmiddel'-antibioticum