Onderzoekers van de University of California, San Diego School of Medicine hebben een belangrijke stap ontdekt in de manier waarop bacteriën resistentie tegen geneesmiddelen verwerven, waardoor een nieuw proces voor de horizontale overdracht van resistentiegenen wordt onthuld dat nog niet eerder bij bacteriën is beschreven.

De bevindingen, gepubliceerd in het nummer van Molecular Cell van 15 juli, hebben implicaties voor het aanpakken van de mondiale dreiging van antibioticaresistentie, en zijn vooral zorgwekkend omdat ze de ontwikkeling van nieuwe antibiotica kunnen bemoeilijken en kunnen bijdragen aan de verspreiding van resistentiegenen onder meerdere soorten bacteriën. .

"De stijging van de antibioticaresistentie is een van de meest urgente gezondheidsuitdagingen van onze tijd", zegt Victor Nizet, MD, professor en vice-voorzitter van de afdeling Kindergeneeskunde en de Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences aan de UC San Diego School of Geneesmiddel. "Onze ontdekking onthult een mechanisme waarmee resistentiegenen worden gedeeld tussen verschillende soorten bacteriën, wat nieuwe inzichten oplevert in de evolutie en verspreiding van resistentie tegen levensbedreigende bacteriële infecties."

Nizet is lid van het Molecular Biology of Bacterial Infections Training Program aan UC San Diego en senior auteur van het onderzoek. De eerste auteur is Justin Silpe, PhD, een onderzoekswetenschapper in het laboratorium van Nizet.

Overdracht van resistentiegenen

De verspreiding van antibioticaresistentiegenen is een groot probleem voor de volksgezondheid. In de Verenigde Staten meldt de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) dat jaarlijks minstens 2 miljoen mensen antibioticaresistente infecties krijgen, en dat minstens 23.000 van die mensen sterven.

Bacteriën kunnen van nature genen verwerven die resistentie tegen bepaalde antibiotica veroorzaken. De afgelopen decennia is de verspreiding van antibioticaresistentie echter versneld door het overmatig gebruik en misbruik van antibiotica bij mens en dier. Hierdoor is een selectieve druk ontstaan ​​die de overleving en verspreiding van resistente bacteriën bevordert.

Bacteriën kunnen resistentiegenen overbrengen naar andere bacteriën via verschillende mechanismen, waaronder horizontale genoverdracht (HGT). Een veel voorkomende vorm van HGT wordt conjugatie genoemd, waarbij genen van de ene bacterie naar de andere worden overgedragen via direct contact.

Het nieuw ontdekte mechanisme van HGT, geïdentificeerd door de onderzoekers van UC San Diego, verschilt van conjugatie. Het omvat de overdracht van genen van de ene bacterie naar de andere door het vrijkomen van membraanblaasjes. Deze blaasjes zijn kleine, bolvormige structuren die vrijkomen uit het buitenmembraan van bacteriën.

De onderzoekers ontdekten dat membraanblaasjes die door één type bacterie worden vrijgegeven, kunnen worden opgenomen door andere soorten bacteriën, inclusief bacteriën die niet nauw verwant zijn. Dit proces kan resistentiegenen van de ene bacteriesoort naar de andere overbrengen, zelfs als de twee soorten niet in direct contact staan.

Brede implicaties voor antibioticaresistentie

De ontdekking van dit nieuwe mechanisme van HGT heeft brede implicaties voor antibioticaresistentie. Het suggereert dat resistentiegenen gemakkelijker en breder kunnen worden overgedragen tussen verschillende soorten bacteriën dan eerder werd gedacht. Dit zou het moeilijker kunnen maken om nieuwe antibiotica te ontwikkelen die effectief zijn tegen alle soorten resistente bacteriën.

"Onze bevindingen onthullen een voorheen onbekend mechanisme voor de overdracht van resistentiegenen tussen bacteriën", zegt Silpe. "Dit zou kunnen bijdragen aan de verspreiding van antibioticaresistentie onder meerdere soorten bacteriën, waardoor het een grotere uitdaging wordt om infecties veroorzaakt door deze resistente bacteriën te behandelen."

De onderzoekers benadrukten de noodzaak van verder onderzoek om de prevalentie en betekenis van dit nieuwe mechanisme van HGT bij de verspreiding van antibioticaresistentie te begrijpen. Ze onderzoeken ook manieren om de overdracht van resistentiegenen via membraanblaasjes te remmen, als een mogelijke strategie om antibioticaresistentie te bestrijden.

Het onderzoeksteam bestond uit wetenschappers van de Universiteit van Californië, de San Diego School of Medicine en de Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. De studie werd gefinancierd door de National Institutes of Health (R01AI113039).