royaltystockphoto / Shutterstock

Antibiotikaresistens sprer seg raskt over hele verden. Når smittsomme bakterier muterer på en viss måte og deretter formerer seg, kan de bli resistente mot selv de kraftigste medisinene. Men forskning har avslørt en bekymringsfull alternativ måte antibiotikaresistens kan spre seg på: en organisme som viderefører dens resistens overfor andre levende bakterier.

I juni 2012 befant en 35 år gammel mann fra São Paulo seg på sykehus med et mylder av problemer. Ved siden av en diagnose av hudkreft, ble han fortalt at han hadde en potensielt dødelig bakteriell infeksjon. Legene plasserte ham på et kurs med cellegift og antibiotika, og bakteriedrepende behandling så ut til å gjøre sitt arbeid. Men i løpet av en måned hadde den mikrobildrevne feberen kommet tilbake.

Pasienten hadde fått den velkjente superbug MRSA (meticillinresistent) Staphylococcus aureus). Så det medisinske teamet henvendte seg til et av de "siste forsvarslinjer" -antibiotika, kraftig sammensatt vankomycin. Denne stammen av MRSA hadde opprinnelig ikke noe naturlig forsvar mot vankomycin, men i august samme år hadde den blitt resistent, noe som gjorde behandlingen ineffektiv.

Forskere ville det senere avdekke at heller enn å skaffe seg motstand gjennom en enkel mutasjon, hadde MRSA i stedet fått en stor del av nytt DNA. Innenfor denne strengen med donert genetisk kode var instruksjonene for proteiner som ville holde bakteriene trygge mot det destruktive arbeidet med antibiotika. MRSA hadde fått en vinnende hånd, men hvor hadde dette DNA kommet fra?

Enter Enterococcus faecalis. Denne feilen er vanligvis beskrevet som en commensal bakterie (en av våre "gode bakterier"), som lever lykkelig i tarmen vår og forårsaker ingen skade. Våre fordøyelseskanaler er et bikube av mikrobiell aktivitet, og vert vert encellede organismer i billionene. Det såkalte mikrobiomet er utrolig viktig for å opprettholde en sunn menneskelig tarm, men hjelper også til å undertrykke den uhyggelige siden av bugs som fecalis.

Når pasienter med svekket immunforsvar gjennomgår antibiotikabehandlinger, kan denne uønskede siden blomstre. Når vi får antibiotika, feier de ubetinget alle bakterier som ikke har noen naturlige forsvar, og tømmer noen ganger tarmsmikrobiomet til mange av dets vennlige innbyggere. Men faecalis er det iboende utstyrt med et arsenal av naturlige motstandsmekanismer i sitt DNA, som ofte lar den overleve.

Uten undertrykkende naboer rundt eller et dyktig immunforsvar til å holde dem i sjakk, spredes og trives faecalis og dets motstandsdyktige jevnaldrende, og deler seg lykkelig for å flytte inn i den nylig tilgjengelige eiendommen til tarmen. Og før lang tid kommer de i nær kontakt med sine resistente og potensielt sykdomsfremkallende naboer.

Bytting av informasjon

Når mennesker kommer sammen, utveksler vi ofte ideer gjennom språk. Men når bakterier kommer sammen, kan de utveksle informasjon gjennom DNA-kodede instruksjoner. Dette er kjent som horisontal genoverføring, hvor kopier av DNA beveger seg fra en celle til en annen. Dessverre, E. faecalis og superbug-landsmenn har all den beste informasjonen å dele, informasjon som gjør det mulig for dem overleve antibiotika.

Men faecalis har gått et skritt videre på sin evolusjonsreise og blitt en av de ultimate forhandlerne av antibiotikaresistens. En forsvarsmekanisme som brukes av bakterier for å beskytte seg mot uønsket genetisk kode er CRISPR-cas9-systemet, som forskere nå også bruker som en måte å redigere DNA. Systemet oppsto som et middel for bakterier for å hakke viralt DNA og annen potensielt farlig genetisk kode i stykker før det forårsaket dem skade.

E. faecalis en gang hadde det viktige CRISPR-cas9-systemet, men ofret, forsvarsmekanismen slik at alle slags DNA kunne komme inn og forbli innenfor cellens vegger. Dette var en risikabel strategi, men til slutt viste det seg verdt å låse opp midler for fekalier å skaffe seg, og deretter videreformidle, skår av genetisk kunnskap. Det var gjennom denne gevinst-og-utvekslingsdesignen som fecalis ga vankomycinresistens på MRSA.

Antibiotikaresistens truer vår evne til å behandle alvorlige infeksjoner. Titikul B / Shutterstock

Antibiotika spiller en kritisk rolle i moderne medisin. De brukes rutinemessig for å behandle smittsom sykdom, administrert forebyggende etter operasjonen, og har bidratt til å øke den gjennomsnittlige levealderen med et gjennomsnitt på 20 år over hele kloden. Dette gjør takling av antibiotikaresistens til en av mest presserende saker møtt av artene våre i dag. Imidlertid har forskere i bakterier som fekalier oppdaget at mikrober kololiderer for å eskalere faren som er utviklet av utviklet antibiotikaresistens.

Dette gir forståelse E. faecalis av største betydning. Likevel er mye av mikrobens naturlige, iboende motstand fortsatt hylt av mystikk. Frustrerende, faecalis har ofte et ess i ermet når de blir utfordret av antibiotika. Hvis vi for eksempel sletter et integrert DNA-stykke, finner vi ofte ut at fecalis har en annen del av DNA som kan utføre den samme rollen, noe som gir antibiotikaresistens uansett. Imidlertid har vi ennå ikke helt forstå hvilke DNA-biter som har genetiske sikkerhetskopieringsplaner, og hvilke ikke.

Et stykke DNA uten sikkerhetskopiering vil gi et ideelt medikamentelt mål. Og heldigvis er vi i stand til å identifisere disse viktige brikkene i laboratoriet ved trinnvis å slette DNA-segmenter. Én etter én vil hver sletting bringe oss et skritt nærmere å identifisere viktige deler av genetisk kode som er kritiske for E. faecalis å overleve. Dette gjør oss trygge på at vi snart vil kunne stable dekket til fordel for dette sparsommelige opportunistiske patogenet, og til slutt fjerne forhandleren fra spillet.

Om forfatterne

Sali Morris, PhD-kandidat, University of Bath og James S. Horton, PhD-kandidat, University of Bath

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

bøker_helse