Gli ingegneri biomedici della Duke University hanno scoperto un legame chiave tra la diffusione dei geni della resistenza agli antibiotici e l’evoluzione della resistenza ai nuovi farmaci in alcuni agenti patogeni.
La ricerca mostra che i batteri esposti a livelli più elevati di antibiotici spesso ospitano più copie identiche di geni protettivi per la resistenza agli antibiotici. Questi geni di resistenza duplicati sono spesso collegati a “geni saltatori” chiamati trasposoni che possono spostarsi da un ceppo all’altro. Ciò non solo fornisce un meccanismo per la diffusione della resistenza, ma avere più copie di un gene di resistenza può anche fornire una leva per l’evoluzione per generare resistenza a nuovi tipi di farmaci.
I risultati sono apparsi il 16 febbraio sulla rivista Comunicazioni sulla natura.
Precedenti lavori del laboratorio Lingchong You hanno dimostrato che il 25% dei batteri patogeni sono in grado di diffondere la resistenza agli antibiotici attraverso il trasferimento genico orizzontale. Hanno anche dimostrato che la presenza di antibiotici non accelera la velocità del trasferimento genico orizzontale, quindi deve esserci qualcos’altro che spinge i geni a diffondersi.
“I batteri si evolvono costantemente sotto molte pressioni, e l’elevata duplicazione di alcuni geni è come un’impronta digitale lasciata sulla scena del crimine che ci permette di vedere quali tipi di funzioni si stanno evolvendo molto rapidamente”, ha detto Rohan Maddamsetti, un ricercatore post-dottorato che lavora nel laboratorio. di Lingchong You, James L. Meriam Distinguished Professor di Ingegneria Biomedica alla Duke.
“Abbiamo ipotizzato che i batteri attaccati dagli antibiotici avessero spesso più copie di geni di resistenza protettiva, ma fino a poco tempo fa non avevamo la tecnologia per trovare la pistola fumante.”
La tradizionale tecnologia di lettura del DNA copia brevi frammenti di geni e li conta, rendendo difficile determinare se nel campione sono effettivamente presenti conteggi elevati di sequenze specifiche o se vengono amplificate artificialmente dal processo di lettura. Negli ultimi cinque anni, tuttavia, il sequenziamento completo del genoma con la tecnologia a lettura lunga è diventato più comune, consentendo ai ricercatori di individuare alti livelli di ripetizione genetica.
Nello studio, Maddamsetti e coautori hanno contato le ripetizioni dei geni di resistenza presenti in campioni di batteri patogeni prelevati da una varietà di ambienti. Hanno scoperto che coloro che vivono in luoghi con livelli più elevati di uso di antibiotici – esseri umani e bestiame – sono arricchiti con più copie identiche di geni di resistenza agli antibiotici, mentre tali duplicazioni sono rare nei batteri che vivono nelle piante selvatiche, negli animali, nel suolo e nell’acqua.
“La maggior parte dei batteri contiene alcuni geni fondamentali per la resistenza agli antibiotici, ma raramente li abbiamo visti duplicati in natura”, ha detto You. “Al contrario, abbiamo visto molte duplicazioni verificarsi negli esseri umani e nel bestiame, dove probabilmente li stiamo martellando con antibiotici.”
I ricercatori hanno anche scoperto che i livelli di duplicazione della resistenza erano ancora più elevati nei campioni prelevati da set di dati clinici in cui i pazienti probabilmente assumono antibiotici. Questo è un punto importante, dicono, perché l’aumento della copiatura dei geni di resistenza agli antibiotici aumenta anche la probabilità che i batteri sviluppino resistenza a nuovi tipi di trattamenti.
“La creazione costante di copie di geni per la resistenza alla penicillina, ad esempio, potrebbe essere il primo passo verso la capacità di scomporre un nuovo tipo di farmaco”, ha detto Maddamsetti. “Dà all’evoluzione più lanci di dadi per trovare una mutazione speciale.”
“Tutti riconoscono che c’è una crescente crisi di resistenza agli antibiotici e la reazione istintiva è quella di sviluppare nuovi antibiotici”, ha aggiunto You. “Ma ciò che scopriamo più volte è che, se riusciamo a capire come utilizzare gli antibiotici in modo più efficiente ed efficace, possiamo potenzialmente affrontare questa crisi in modo molto più efficace rispetto al semplice sviluppo di nuovi farmaci”.
“La maggior parte degli antibiotici utilizzati negli Stati Uniti non vengono utilizzati sui pazienti, ma in agricoltura”, ha aggiunto You. “Quindi questo è un messaggio particolarmente importante per l’industria dell’allevamento, che è uno dei principali motivi per cui la resistenza agli antibiotici è sempre presente e sta diventando sempre più grave.”
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health (R01AI125604, R01GM098642, R01EB031869).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
