Исследователи впервые смогли предсказать, когда бактерии могут стать резистентными к антибиотикамИсследователи впервые смогли предсказать, когда бактерии могут стать резистентными к антибиотикам
Ученые впервые обнаружили признаки "пре-резистентности" у бактерий - признаки того, что конкретные бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам в будущем - в новом исследовании, проведенном под руководством ученых Калифорнийского университета.
Туберкулез в 2020 году он был второй основной инфекционной причиной смерти после COVID-19, унеся жизни 1,5 млн. человек. При правильном подборе антибиотиков туберкулез можно вылечить, но лечение занимает много времени, а многие люди, входящие в группу риска, не имеют доступа к адекватной медицинской помощи. Лекарственно-устойчивый туберкулез может развиться, когда люди не проходят полный курс лечения, или когда препараты недоступны или некачественны. Туберкулез с мультирезистентностью представляет собой огромное бремя для здравоохранения и поскольку системы здравоохранения пытаются справиться с пандемией, прогресс в лечении туберкулеза во всем мире замедлился.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, позволят врачам в будущем выбирать оптимальные методы лечения бактериальных инфекций. Группа специалистов, провела полногеномное секвенирование более 3000 образцов туберкулеза, прослеживая заражение туберкулезом на протяжении почти двух десятилетий. Для того чтобы лучше понять и, в конечном счете, улучшить лечение туберкулеза, в новом исследовании впервые определен способ предотвращения мутаций лекарственной устойчивости до их возникновения. Исследователи назвали эту концепцию "пре-резистентностью": когда патоген имеет более высокий риск развития устойчивости к антибиотикам в будущем. Благодаря анализу тысяч геномов бактерий, исследование может быть применено к другим инфекционным заболеваниям и открывает путь к персонализированной терапии патогенов - когда лекарственные препараты подбираются на основе ДНК конкретного патогена,что предотвращает развитие резистентности.
Международная исследовательская группа сравнила 3 135 различных образцов, чтобы восстановить филогенетическое дерево возбудителей ТБ и затем применила компьютерный анализ для определения геномов предков бактерий, которые затем развили устойчивость к лекарствам. Анализ "ветвей" семейного дерева позволил определить ключевые изменения, связанные с развитием резистентности и выявить, какие из них с наибольшей вероятностью приведут к развитию лекарственной устойчивости. Авторы описали, как вариации в геноме туберкулеза предсказывают, что та или иная ветвь может стать резистентной к препаратам, а затем валидировали свои выводы в независимой глобальной базе данных по туберкулезу.
Луис Гранджан, старший автор исследования отмечает, что это первый пример прогнозирования резистентности и это позволит в будущем использовать геном патогена для выбора наиболее эффективных методов лечения.
Arturo Torres Ortiz et al. Геномные сигнатуры пре-резистентности у Mycobacterium tuberculosis (аннотация).
Последние достижения в области полногеномного секвенирования бактерий привели к созданию всеобъемлющего каталога геномных сигнатур резистентности к антибиотикам у Mycobacterium tuberculosis. С целью упреждения возникновения резистентности мы предположили, что уже существующие полиморфизмы в генотипах восприимчивых бактерий (мутации, предшествующие резистентности) могут увеличить риск возникновения резистентности в будущем. Мы секвенировали полные геномы 3135 изолятов, отобранных за 17-летний период.
После реконструкции геномов предков на филогенетических деревьях, калиброванных по времени, мы разработали и применили геномный анализ для определения опасности приобретения резистентности. Мы показали, что линия 2 M. tuberculosis имеет более высокий риск приобретения устойчивости, чем линия 4, и оценили более высокий риск развития резистентности к рифампицину после монорезистентности к изониазиду. Кроме того, мы описали локусы и геномные полиморфизмы, связанные с повышенным риском приобретения резистентности.
Выявление маркеров будущей антибиотикорезистентности может позволить проводить целенаправленную терапию для предотвращения появления резистентности у M. tuberculosis и других патогенов.
