Međunarodni putnici često se vraćaju kući s novim sojevima bakterija,

Čak i prije pandemije COVID-19, znali smo da međunarodna putovanja doprinose brzom globalnom povećanju i širenju rezistencije na antimikrobne tvari. No, ono što je novo ovdje je da smo pronašli brojne potpuno nove gene povezane s rezistencijom na antimikrobne tvari koji ukazuju na zabrinjavajući problem na pomolu . "

Alaric D'Souza, Student MD/PhD, Suautor studije, Sveučilište Washington

Studija je objavljena 6. lipnja godine Genomska medicina

Istraživanje potvrđuje da se međunarodni putnici često vraćaju kući s neočekivanom količinom novih bakterijskih sojeva koji se bore za poziciju među tisućama ljudi koji se normalno nalaze u crijevnom mikrobiomu.

Siromaštvo, loše sanitarne uvjete i mijenjanje poljoprivredne prakse mnoge su pretvorile u niske prihode, regije u razvoju postaju žarišta bolesti koje šire bakterije, uključujući infekcije koje su sve otpornije na niz antibiotskih lijekova.

Velika gustoća naseljenosti olakšava dijeljenje ovih bakterija među stanovnicima zajednice i putnicima kroz izloženost kontaminiranoj vodi za piće i hrani, ili loše dezinficirani toaleti, restorani, hotelske sobe i javni prijevoz. Vrativši se kući, putnici riskiraju prijenos ovih novih bakterija u obitelj, prijateljima i drugim stanovnicima zajednice.

Istraživanje, provedeno sa Sveučilištem Maastricht u Nizozemskoj, uključivao je analizu bakterijskih zajednica u crijevnim mikrobiomima 190 odraslih Nizozemaca prije i poslije putovanja u jednu od četiri međunarodne regije gdje je prevalencija gena rezistencije velika:jugoistočna Azija, Južna Azija, Sjeverna Afrika i Istočna Afrika.

Uzorci izmeta analizirani u sklopu studije nasumično su odabrani iz većih, multicentrična istraga oko 2, 000 nizozemskih putnika, od kojih su većina bili turisti, poznat pod nazivom Studija prijenosa više rezistentnih bakterija nakon putovanja (COMBAT).

"Otkrili smo značajan porast stjecanja gena rezistencije vezanih za putovanja, obilje i raznolikost kodirane bakterijama koje su endemične za posjećenu regiju, "D'Souza je rekao." Ovi nalazi pružaju snažnu potporu međunarodnim putovanjima kao vektoru globalnog širenja klinički važnih gena otpornosti na antimikrobne tvari i naglašavaju potrebu za širim nadzorom antimikrobno otpornih bakterija u crijevnim mikrobiomima putnika koji se vraćaju. "

Novu studiju osmislili su su-stariji autori John Penders, medicinski mikrobiolog sa Sveučilišta Maastricht, i Gautam Dantas, Doktor znanosti, profesor patologije i imunologije na Sveučilištu Washington. Manish Boolchandani, Doktor znanosti, član laboratorija Dantas tijekom istraživanja i diplomirani student sveučilišnog doktorskog programa za računalnu i sistemsku biologiju 2020. ujedno je i prvi autor rada.

Svjetska zdravstvena organizacija, američki centri za kontrolu i prevenciju bolesti, i druge agencije opisale su brzo širenje antimikrobne rezistencije kao jednu od najozbiljnijih prijetnji javnom zdravlju s kojima se svijet sada suočava-prijeteća medicinska katastrofa koja bi mogla nadjačati kaos koji je stvorila pandemija COVID-19.

"Dok su prethodne studije skenirale uzorke stolice putnika za poznate antimikrobno otporne bakterije, koristili smo kombinaciju cijelog niza metagenoma i funkcionalne metagenomije za identifikaciju poznatih i novih gena koji kodiraju antimikrobnu rezistenciju, "Rekao je Dantas.

Tradicionalnije genomske tehnike traže osebujne genetske potpise pojedinih patogena. Ali takvi testovi mogu pronaći samo poznate patogene, dok metagenomsko sekvenciranje može identificirati sve organizme prisutne u danom uzorku:dobre bakterije, opasne bakterije pa čak i one koje su potpuno nove.

U svemu, istraživači su otkrili 121 gen za antimikrobnu rezistenciju u crijevnim mikrobiomima 190 nizozemskih putnika. Više od 40% ovih gena rezistencije (njih 51) otkriveno je samo pomoću osjetljivije metagenomske tehnike, sugerirajući da se konvencionalnijim pristupima nedostaju potencijalno opasni geni.

Jednako se tiče, rezultati studije potvrdili su da je 56 jedinstvenih gena za antimikrobnu rezistenciju postalo dio mikrobioma crijeva putnika tijekom njihovih putovanja u inozemstvo, uključujući nekoliko mobilnih, gene visokog rizika za rezistenciju, kao što su β-laktamaze proširenog spektra (ESBL) i gen za rezistenciju na kolistin plazmid, mcr-1.

Rezistencija na beta-laktamske antibiotike pojavljuje se u cijelom svijetu i daje široku otpornost na liječenje penicilinima i drugim važnim antibioticima.

Geni mcr-1 štite bakterije od drugog antimikrobnog lijeka zvanog kolistin, koji je posljednje sredstvo liječenja infekcija gram-negativnim bakterijama otpornim na više lijekova. Ako se rezistencija na kolistin proširi na bakterije koje su rezistentne na druge antibiotike, te bakterije mogu uzrokovati zaista neizlječive infekcije, upozorio je CDC.

Budući da metagenomska analiza omogućuje istraživačima da prouče sve bakterije i gene u zbirci uzoraka crijevnih mikrobioma kao jedan, velika mješovita zajednica organizama, također pruža priliku za istraživanje složenih ekoloških interakcija između ovih organizama.

Iako bakterije mogu polako razvijati otpornost od ponovljene izloženosti antibioticima tijekom vremena, različite bakterijske zajednice također dijele gene za antimikrobnu rezistenciju kroz brži proces poznat kao horizontalni prijenos, obično putem razmjene mobilnih genetskih elemenata koji omogućuju isječcima DNK da preskaču s jedne bakterije na drugu.

"Budući da se geni koji kodiraju otpornost na različite klase antibiotika često nalaze na istim mobilnim elementima, jedna horizontalna izmjena ima potencijal pretvoriti bakterije prethodno osjetljive na antibiotike u organizam otporan na više lijekova, "rekao je Dantas.

Istraživači su također koristili metagenomske tehnike za skupljanje važnih kontekstualnih informacija o lokaciji i funkciji gena rezistencije.

"Postojala je značajna povezanost gena rezistencije s mobilnim genetskim elementima, primarni način širenja gena rezistencije među bakterijama, "Rekao je D'Souza." Iako naša studija nije uspjela dokazati da gene otpornosti nose patogene bakterije, jasno je da je to moguće. Dodatno, međunarodni putnici imaju potencijal uvesti gene rezistencije u svoje zajednice kada se vrate kući, a buduće studije koje se izravno bave ovom mogućnošću prioritet su. "

Dodao je Dantas:"Identificiranje novih bakterija i gena otpornih na mikroorganizme moglo bi odigrati važnu ulogu u usporavanju globalnog širenja rezistencije i usmjeriti potencijalne tretmane povezanih bolesti. Naša studija postavlja temelje za te napore nudeći novi uvid u genetske mehanizme koji su u osnovi brzo stjecanje i dijeljenje gena za antimikrobnu rezistenciju po crijevnim mikrobiomima ljudi tijekom međunarodnih putovanja. "

• Istraživači su in vitro identificirali bakteriju s anti-SARS-CoV-2 aktivnošću:Dolosigranulum pigrum
• Sastav crijevnih mikrobioma povezan s reakcijama straha dojenčadi