Используя новую экспериментальную модель, международная группа исследователей показывает, что плазмиды, которые живут внутри бактерий и, как известно, являются средством передачи генов устойчивости к антибиотикам, могут ускорять эволюцию новых форм устойчивости, делая их более важными для этого процесса. чем считалось ранее.
Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology and Evolution.
Старший автор, профессор Крейг Маклин, научный сотрудник Wellcome Trust отделения зоологии Оксфорда, сказал: «Открытие антибиотиков произвело революцию в медицине, сделав лечение бактериальных инфекций намного проще, и это оказало большое влияние на здоровье и долголетие человека. Например, применение пенициллина привело к снижению смертности от некоторых форм пневмонии на 90%.
К сожалению, за последние 30 лет было открыто несколько новых антибиотиков, а устойчивость к существующим антибиотикам неуклонно распространялась, поскольку антибиотики широко используются в медицине. Это ведет к кризису в медицине, поскольку мы утратили способность лечить бактериальные инфекции, которые могут иметь опасные для жизни последствия.’
В влиятельном отчете Комиссии О’Нила прогнозируется, что устойчивость к антибиотикам приведет к 10 миллионам смертей в год к 2050 году, что превзойдет рак как источник смертности среди людей.
Профессор Маклин сказал: «Распространение генов устойчивости в популяциях бактерий происходит за счет простого дарвиновского отбора: во время лечения антибиотиками бактерии с генами устойчивости имеют более высокую репродуктивную способность, чем чувствительные бактерии, и, как следствие, использование антибиотиков вызывает распространение генов устойчивости.
«Многие из наиболее важных генов устойчивости обнаружены в плазмидах, которые представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, которые живут внутри бактерий. Плазмиды способны перемещаться между бактериями и обычно считаются важными «транспортными средствами», передающими гены устойчивости между бактериями.
Наша статья демонстрирует, что плазмиды также могут действовать как эволюционные катализаторы, ускоряющие эволюцию новых форм устойчивости. Это происходит потому, что бактерии обычно несут более одной копии плазмиды, что позволяет генам устойчивости, переносимым плазмидами, быстро развивать новые функции – в данном случае способность разрушать антибиотик.
Кроме того, плазмиды автоматически увеличивают количество копий этих новых и улучшенных генов устойчивости.
Эти результаты демонстрируют новую роль плазмид в устойчивости к антибиотикам и эволюционных инновациях, а также подчеркивают угрозу, которую плазмиды представляют для общественного здравоохранения.’
Профессор Маклин добавил: «Традиционное мнение о плазмидах состоит в том, что они действуют как важные носители, передающие гены устойчивости между бактериями. Наши исследования показывают новую роль плазмид в устойчивости к антибиотикам, демонстрируя, что плазмиды управляют развитием новых форм устойчивости к антибиотикам.
Хотя это не предлагает никаких решений как таковых, это еще больше подчеркивает важность разработки новых методов борьбы с плазмидами. Например, можно разработать новые лекарства, которые будут блокировать репликацию плазмиды.’