Понимание возникновения, эволюции и передачи отдельных генов резистентности к антибиотикам (ARG) необходимо для разработки стратегий борьбы с этой угрозой.
Существуют большие географические различия как в частоте встречаемости ARG, так и в том, в каких типах бактерий эти гены встречаются. Это показали анализы сточных вод со всего земного шара, что подчеркивает важность борьбы с резистентностью к противомикробным препаратам на основе данных о местной специфике.
Во время пандемии COVID-19 мир осознал ценность использования анализов сточных вод для мониторинга развития заболеваний в той или иной местности. Однако в Датском Национальном институте питания группа исследователей уже с 2016 года использует мониторинг сточных вод со всего мира в качестве эффективного и недорогого инструмента для мониторинга инфекционных заболеваний и резистентности к противомикробным препаратам. Проанализировав образцы сточных вод, полученные из 243 городов в 101 стране мира в период с 2016 по 2019 год, исследователи составили карту, где в мире наиболее часто встречаются ARG, как расположены эти гены и в каких типах бактерий они встречаются.
Результаты нового метагеномного исследования, которые только что были опубликованы в журнале Nature Communications, удивили исследователей. Фактически, результаты показывают, что гены появились во многих различных генетических контекстах и типах бактерий, что свидетельствует о более широком распространении, чем ожидали исследователи. "Мы обнаружили похожие гены резистентности в совершенно разных типах бактерий. Нас беспокоит, что гены могут переходить от очень обширной группы бактерий к совершенно другой группе, с которой нет никакого сходства. Такие передачи генов на такие большие расстояния происходят редко. Это, как если бы как совершенно разные виды животных производили общее потомство", - рассказал соавтор работы Патрик Мунк. "Если гены находятся в бактериях, которые обычно не вызывают у людей заболеваний - например, в молочнокислых бактериях - это вызывает меньшее беспокойство. Однако если гены резистентности попадают в бактерии, важные для здоровья человека - такие как сальмонелла - это уже совсем другая история".
Так, в разных географических районах Африки к югу от Сахары исследователи обнаружили одни и те же ARG у целого ряда различных бактерий. "Мы интерпретируем это как то, что возможно мы находимся довольно близко к очагу передачи, где происходит передача генов от одной бактерии к другой, к третьей бактерии. Именно поэтому мы видим эти гены в столь разных контекстах именно там", - объясняет Мунк. Он добавляет, что это также страны с наименее развитыми программами мониторинга резистентности, что означает, что данных о ситуации с резистентностью очень мало.
"Мы рискуем пропустить важные тенденции, потому что у нас нет данных", - говорит он, подчеркивая, что надежные данные - это именно то, что необходимо для разработки эффективных стратегий борьбы с резистентностью. "Сейчас у нас есть огромные знания о том, как ведет себя резистентность на Западе, и - основываясь на этих знаниях - мы планируем, как бороться с резистентностью. Теперь выясняется, что если мы посмотрим на некоторые новые места, ARG могут вести себя совсем по-другому - предположительно потому, что там более благоприятные условия передачи. Поэтому способ борьбы с резистентностью также должен быть скорректирован и адаптирован к местным условиям".
Этот глобальный проект мониторинга сточных вод завершится в 2023 году. Исследователи считают, что он оказался хорошим дополнением к существующим инициативам по мониторингу, которые в основном действуют на национальном или региональном уровне и оценивают резистентность бактерий у заболевших людей. Поэтому они надеются, что появится продолжатель проекта, чтобы мир мог и дальше извлекать пользу из важных знаний, полученных в ходе программы мониторинга. Это касается и тех стран, где действуют надежные программы мониторинга и стратегии контроля. "Есть много аналогий с изменением климата, когда то, что происходит на другой стороне земного шара, небезразлично для вас. В тот или иной день проблема вернется, чтобы снова принести нам проблемы, как мы уже неоднократно видели", - подчеркивает Мунк.
В ходе исследования ученые обнаружили региональные закономерности в резистомах, которые различаются в зависимости от классов лекарственных препаратов, и частично обусловлены таксономическими различиями. Генетическое окружение 49 распространенных ARG было очень разнообразно, причем большинство распространенных ARG несут несколько различных геномных контекстов по всему миру, а иногда и на плазмидах. Анализ последовательностей выявил специфические для ARG закономерности глобальной передачи. Кроме того, данные свидетельствуют о том, что определенные географические регионы более подвержены событиям, связанным с передачей ARG, и им следует уделять дополнительное внимание.
Геномный анализ сточных вод является быстрым и довольно недорогим по сравнению с количеством людей, которых можно охватить. Анализ сточных вод не требует этического одобрения, поскольку материал образцов не может быть связан с отдельными людьми.
