Устойчивость к антибиотикам быстро распространяется по всему миру. Ученые выявили организм, который передает свою резистентность другим бактериям
В июне 2012 года 35-летний мужчина из Сан-Паулу попал больнице. Наряду с диагнозом рак кожи, ему диагностировали смертельную бактериальную инфекцию. Мужчина прошел курс химиотерапии и антибиотиков, но через месяц болезнь вернулась.
Пациент заразился хорошо известным супермикробом MRSA (метициллин-резистентный золотистый стафилококк). Врачи назначили ему один из антибиотиков «последней линии защиты», мощное соединение ванкомицина. Этот штамм MRSA изначально не обладал естественной защитой от ванкомицина, но к августу того же года стал устойчивым, что сделало лечение абсолютно неэффективным.
Позже ученые обнаружили, что вместо того, чтобы приобретать невосприимчивость к антибиотикам посредством простой мутации, MRSA каким-то образом получил огромный кусок новой ДНК. В этой цепочке нового генетического кода были инструкции для белков, защищающих бактерии от воздействия эффективного ранее антибиотика.
Возьмем Enterococcus faecalis. Это одна из наших «хороших бактерий»), которая живет в нашем кишечнике, не причиняя вреда. Наш пищеварительный тракт – это своеобразный “улей” микробной активности, в котором обитают триллионы одноклеточных организмов. Так называемый микробиом невероятно важен для поддержания здорового кишечника человека и помогает подавлять зловредные бактерии в организме.
Антибиотики, которые мы принимаем при болезни, без разбора уничтожают все бактерии, иногда очищая кишечный микробиом от многих полезных обитателей. Но болезнетворные бактерии изначально оснащены арсеналом механизмов естественной резистентности в своей ДНК, что часто позволяет им выживать.
Обмен информацией
Бактерии могут обмениваться информацией с помощью ДНК-закодированных инструкций. Это называется горизонтальным переносом генов, когда копии ДНК перемещаются из одной клетки в другую. К сожалению, E. faecalis и некоторые другие бактерии также имеют все механизмы для обмена информацией, которая позволяет им выживать при приеме антибиотиков.
Но faecalis пошла еще дальше в своем эволюционном пути, став одним из главных “продавцов” устойчивости к антибиотикам. Одним из защитных механизмов, используемых бактериями для защиты от нежелательного генетического кода, является система CRISPR-cas9, которую ученые также используют для редактирования ДНК. Эта система возникла как средство, позволяющее бактериям разрезать вирусную ДНК на кусочки, прежде чем они причинят им вред.
Faecalis когда-то также содержала систему CRISPR-cas9, но, что удивительно, пожертвовала своим защитным механизмом, чтобы всякая ДНК могла проникать и оставаться в стенках клетки. Это была рискованная стратегия, но в конечном итоге она оказалась полезной, поскольку открыла для бактерий механизмы для приобретения, а затем передачи участков генетического кода. Именно благодаря этой схеме «забрать-и-передать» бактерии становятся резистентными к антибиотикам.
Антибиотики играют важнейшую роль в современной медицине. Они используются для лечения инфекционных заболеваний, назначаются превентивно после операции и способствуют увеличению средней продолжительности жизни в среднем на 20 лет по всему миру. Это делает борьбу с устойчивостью к антибиотикам одной из самых актуальных проблем, с которыми сталкиваются врачи. Тем не менее, бактерии, такие как E. faecalis, как обнаружили ученые, способны обмениваться участками генетического кода и вырабатывать резистентность к антибиотикам.
