Новости и мнения

Вековая борьба с антибиотиками

Исследователи находят гены устойчивости к антибиотикам у бактерий 30 000 лет, предполагая, что такая устойчивость не является современным явлением.

Хотя люди использовали антибиотики только в течение последних 60 лет, гены устойчивости к антибиотикам существуют уже тысячи, а может и миллионы лет. В новом исследовании, опубликованном в сети « Nature сегодня» (31 августа), исследователи сообщают об обнаружении генов, кодирующих устойчивость к обычно используемым антибиотикам, таким как пенициллин, тетрациклин и ванкомицин, в образцах бактериального происхождения возрастом 30 000 лет из канадской вечной мерзлоты.

Микробиологи давно подозревали, что гены устойчивости к антибиотикам существуют гораздо дольше, чем использовались антибиотики – возможно, даже до тех пор, пока существуют микробы – но «данных там не было», – сказал Стюарт Леви , профессор микробиологии в Tufts. Университетская медицинская школа, которая не участвовала в исследовании. «Это действительно сплошной лист бумаги, который показывает, что гены устойчивости к антибиотикам, которые напоминают те, которые мы имеем сейчас, существовали 30 000 лет назад».

Проблема устойчивости к антибиотикам впервые стала очевидной вскоре после введения пенициллина – первого серийного антибиотика – во время Второй мировой войны. Уже в конце 1940-х годов врачи начали встречать пациентов с патогенными бактериями, которые, казалось, спонтанно приобрели способность противостоять лекарству. За прошедшие десятилетия появилось много «супер-жуков», устойчивых к нескольким типам антибиотиков, таких как метициллин-устойчивый золотистый стафилококк (MRSA), изводящий больницы и уносящий тысячи жизней.

По словам автора исследования Джерри Райта , биохимика, изучающего устойчивость к антибиотикам в Университете МакМастера, у этих патогенных бактерий возникновение устойчивости к антибиотикам, по-видимому, связано с широким применением антибиотиков у людей и в сельском хозяйстве. Но дело обстоит не так с бактериями окружающей среды, такими как те, которые живут в почвах и в водных средах. Когда Райт провел обширное исследование устойчивости к антибиотикам в почвенных микробах в 2006 году, он обнаружил, что для экологических бактерий устойчивость к антибиотикам является нормой.

«Эти организмы живут в довольно враждебном месте», – объяснил Райт. Они находятся под постоянным воздействием антимикробных химических веществ, выделяемых грибами, растениями, беспозвоночными и другими бактериями. «Им в значительной степени пришлось развить сопротивление, чтобы жить там, где они живут».

Фактически, патогенные бактерии, по-видимому, получают большую часть своих генов устойчивости к антибиотикам посредством горизонтального переноса генов от этих организмов.

Чтобы увидеть, как далеко он смог найти эти гены сопротивления в окружающей среде, Райт и его команда выкопали керны льда из вечной мерзлоты в Беар-Крик в Юконе, Канада. Поскольку замерзшая почва не оттаивала в течение десятков тысяч лет, не было перемешивания поверхностных и подземных бактерий.

С помощью древнего эксперта по ДНК из Университета МакМастера в Канаде Хендрика Пойнара команда извлекла ДНК из ледяных образцов, датированных 30 тысячелетиями, и проверила их на наличие известных генов устойчивости к антибиотикам. Они обнаружили следы генов, таких как β-лактамаза (которая придает устойчивость к пенициллину), tetM (которая защищает клетки от тетрациклиновых антибиотиков) и комбинация из трех генов, необходимая для устойчивости к гликопептидному антибиотику ванкомицину ( vanHvanAvanX ).

«Они немного отличаются на уровне последовательности, но они явно являются частью одного и того же семейства генов», – пояснил Райт. Выполнение рентгеновской кристаллографии на повторно собранной копии древней последовательности vanA показало, что ее белковый продукт имеет ту же структуру и функцию, что и современная бактерия Enterococcus faecium.

Гены были «столь же эффективны 30 000 лет назад, и они выглядят так же, как те, что существуют сейчас», – сказал Райт. «Это говорит нам о том, что сопротивление старо и широко распространено в окружающей среде».

Тем не менее, сказал Леви, предстоит ли определить, использовались ли эти гены для борьбы с антибиотиками природного происхождения. «Мы не знаем, находятся ли они там из-за резистентности или делают что-то еще». Известно, например, что некоторые соединения, устойчивые к антибиотикам, могут действовать как сигнальные молекулы. В качестве альтернативы, они могли участвовать в производстве антибиотиков сами, если древние бактерии производили свои собственные антибиотики.

«Эти гены тесно связаны с врожденными генами, связанными с путями, которые создают антибиотик, который является частью базовой физиологии бактерий, продуцирующих антибиотик», – сказала Мэрилин Робертс, которая исследует устойчивость к антибиотикам в Университете Вашингтона и не участвовала в изучение.

Тем не менее, подобные исследования должны послужить предупреждением об использовании антибиотиков, добавил Леви, который возглавляет Альянс за разумное использование антибиотиков . «Мы не найдем антибиотик, у которого также не будет гена устойчивости».

В.М. Д’Коста, эт. al., «Устойчивость к антибиотикам – древность», Nature, doi: 10.1038 / nature10388, 2011.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *