Die Entdeckung von Antibiotika ist einer der größten Fortschritte in der Medizin, da sie die wirksame Behandlung von Infektionen durch pathogene Bakterien ermöglicht hat. Diese Verbindungen haben jedoch aufgrund der Ausbreitung von Genen, die Bakterienzellen Resistenz gegen Antibiotika verleihen, an Wirksamkeit verloren. Bakterien verfügen über verschiedene Mechanismen zur Bewältigung einer Antibiotika-Exposition, die sie häufig durch lateralen Transfer von Resistenzgenen mittels mobiler genetischer Elemente wie Plasmide erwerben.
Vor diesem Hintergrund analysierten die Autoren einer neuen Studie Zehntausende von bakteriellen Plasmidsequenzen, um die Prozesse zu quantifizieren und zu erkennen, die zur Verbreitung dieser Resistenzgene führen, die ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit darstellen.
Mithilfe von Genomvergleichsstrategien konnten die Forscher feststellen, dass der Grad der Verbreitung verschiedener Resistenzgene hauptsächlich von ihrem Wirkmechanismus abhängt.
Die am häufigsten verbreiteten Resistenzgene kodieren für hochspezialisierte Enzyme, die in der Lage sind, antibakterielle Verbindungen selektiv zu inaktivieren oder die Ziele von Antibiotika selektiv zu schützen, ohne die ordnungsgemäße Funktion der Bakterienzelle zu beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu werden allgemeinere Mechanismen wie Efflux-Pumpen, die für das Ausstoßen aller Arten von schädlichen Verbindungen verantwortlich sind, selten verbreitet.
Darüber hinaus zeigt die Studie, dass die Verbreitungsprofile von Resistenzen zwischen verschiedenen Antibiotika stark variieren und häufig die Gene hervorheben, die Resistenz gegen die ersten in Krankenhäusern verwendeten Antibiotika verleihen. Die Studie zeigt, dass die Resistenzgene gegen häufig eingesetzte Antibiotika wie Penicillin und seine verschiedenen Derivate oder Tetrazykline einen hohen Verbreitungsgrad aufweisen.
Mehrere andere Antibiotikaklassen zeigen jedoch sehr geringe Verbreitungsprofile. In den meisten dieser letzteren Fälle handelt es sich um Stämme, die Resistenz gegen Antibiotika mit spezifischer und begrenzter Verwendung für bestimmte Bakterienarten verleihen, die normalerweise auf das klinische Umfeld beschränkt sind.
Die Fähigkeit, die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzgenen zu bewerten und zu kontrollieren, ist von entscheidender Bedeutung, um die Einsatzpolitik für Antibiotika zu verbessern und Vorhersagemodelle für die Ausbreitung neuer Resistenzen zu entwickeln. In diesem Sinne bietet die in dieser Studie vorgeschlagene Methode die Möglichkeit, die in öffentlichen Datenbanken verfügbaren Plasmidsequenzen effizient zu nutzen und die Verbreitung von Resistenzgenen quantitativ zu bewerten.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Antibiotika.
Mehr Informationen:
Miquel Sánchez-Osuna et al, Systematic In Silico Assessment of Antimicrobial Resistance Dissemination across the Global Plasmidome, Antibiotika (2023). DOI: 10.3390/Antibiotika12020281