Badacze z Uniwersytetu Pittsburgh School of Medicine odkryli niepokojącą zmianę ewolucyjną u bakterii Enterococcus faecium opornych na wankomycynę (VREfm). Analiza genomowa wykazała, że patogen ten nabywa zdolność produkcji naturalnych peptydów przeciwdrobnoustrojowych, tzw. bakteriocyn, które eliminują konkurencyjne szczepy bakterii. Zjawisko to obserwowane jest na skalę globalną i może mieć istotne konsekwencje dla strategii terapeutycznych w walce z opornością na antybiotyki.
Enterococcus faecium oporny na wankomycynę (VREfm) to niebezpieczny patogen często występujący w środowisku szpitalnym. Bakteriocyny to naturalne peptydy przeciwdrobnoustrojowe, które mogą zabijać blisko spokrewnione gatunki bakterii. Oporność na antybiotyki stanowi poważne wyzwanie dla współczesnej medycyny, ograniczając skuteczność dostępnych terapii przeciwbakteryjnych.
Zespół badawczy prowadzony przez Darię Van Tyne, Ph.D., wykorzystał własny System do śledzenia linii i występowania szczepów VREfm przez okres sześciu lat. Wyniki wskazują na znaczący spadek różnorodności szczepów – z około ośmiu różnych szczepów w 2017 roku do zaledwie dwóch dominujących szczepów pod koniec 2022 roku. Kluczową adaptacją tych szczepów jest zdolność do produkcji bakteriocyn, co umożliwia im eliminację konkurencyjnych szczepów i zapewnia dostęp do zasobów.
Naukowcy przeanalizowali ponad 15 000 sekwencji genomowych VREfm zebranych z różnych lokalizacji na całym świecie, potwierdzając, że zaobserwowane adaptacje nie są unikalne dla ich instytucji. Zbieżność tych adaptacji w skali globalnej stanowi istotne ryzyko dla istniejących protokołów opieki zdrowotnej. Emma Mills, główna autorka badania, porównała strategię przetrwania bakterii do bezwzględnej konkurencji o zasoby między patogenami.
Oporność i adaptacja VREfm są szczególnie problematyczne dla osób z obniżoną odpornością, często leczonych antybiotykami, które pogarszają ich stan poprzez zmniejszenie różnorodności mikrobioty. Jednocześnie zawężenie różnorodności wśród szczepów VREfm może potencjalnie uprościć strategie terapeutyczne poprzez skupienie się na mniejszej liczbie, ale bardziej skutecznych celach. Daria Van Tyne sugeruje, że bakteriocyny mogłyby zostać wykorzystane jako ukierunkowane terapie w walce z bakteriami opornymi na leki.
Badania podkreślają znaczenie analizy danych w czasie rzeczywistym w śledzeniu ewolucji patogenów i wybuchów epidemii. Autorzy wskazują na kluczową rolę sekwencjonowania genomowego i algorytmów obliczeniowych we wczesnym wykrywaniu patogenów. Badacze nie zaobserwowali, aby nowo zaadaptowane szczepy były bardziej zjadliwe lub śmiertelne dla pacjentów niż poprzednie szczepy. Niemniej, zrozumienie presji ewolucyjnej wewnątrz placówek opieki zdrowotnej pozostaje kluczowym aspektem przyszłych badań.
Na podstawie: Deadly Bacteria Evolve Antimicrobial Production, Eliminating Competitors