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Estudo: 25% das bactérias patogénicos pode espalhar a resistência antibiótica directamente aos pares

Os coordenadores biomedicáveis em Duke University demonstraram que pelo menos 25 por cento das bactérias patogénicos resistentes aos antibióticos encontradas em ajustes clínicos são capazes de espalhar sua resistência directamente a outras bactérias. Ao mesmo tempo, o estudo mostra que, apesar das opiniões comuns, o uso dos antibióticos não afecta significativamente a taxa em que os genes responsáveis para a resistência são trocados entre as bactérias.

Os pesquisadores usaram um método novo da alto-produção de medir a taxa em que as bactérias trocam os pacotes do ADN que dão a resistência. A velocidade e a capacidade automatizar muito do processo poderiam permitir introspecções novas em que variáveis afectam taxas de transferência. Tais esforços podiam ajudar os doutores lentos--ou mesmo reverso--a propagação da resistência em determinados micróbios patogénicos humanos.

Os resultados aparecem em linha o 24 de janeiro nos avanços da ciência do jornal.

Nossa pesquisa precedente mostrou que os antibióticos não afectam a taxa em que as bactérias espalham sua resistência directamente a sua comunidade em tensões do laboratório de E.coli. Mas nós quisemos ver se este é igualmente verdadeiro para tensões clínicas dos micróbios patogénicos que estão realmente lá fora no mundo.”

Lingchong você, professor da engenharia biomedicável no duque

Cada micróbio patogénico resistente aos antibióticos leva uma receita genética para sua resistência. Mas como biscoitos dos pedaços de chocolate, não todas as receitas são as mesmas, e não todo são ensinadas facilmente a outros. Uma maneira de transferir a resistência, contudo, é para que essa receita genética seja escrita ordenadamente em um livro compartilhável dos tipos chamados um plasmídeo, que seja pegarado então e lido pelo as bactérias vizinhas com um processo chamado conjugação.

Enquanto a resistência aos antibióticos cresce em todo o mundo, os cientistas estão tentando figurar para fora como pará-la do espalhamento. Mas porque muitos antibióticos vêm das fontes naturais, seria impossível eliminar completamente a resistência no selvagem, que significa que haverá sempre reservatórios de bactérias enchidas com os livros da receita para a resistência.

“Assim o verdadeiro problema é a resistência que faz sua maneira nos micróbios patogénicos que prejudicam seres humanos,” disse Jonathan Bethke, um aluno de doutoramento que trabalham em você o laboratório e primeiro autor do papel novo. “Nós estamos olhando para ganhar uma boa compreensão de que factores afectam sua taxa de conjugação, porque se você pode retardar esse processo para baixo bastante, os plasmídeo que levam os genes para a resistência podem cair fora de uma população.”

Um desafio principal em realizar isso, contudo, é o método clássico de medir a taxa de conjugação do plasmídeo. Além de ser labor - intensivo, os pesquisadores devem esperar 16 horas por uma nova geração de bactérias para crescer em pratos de Petri antes que possam obter os resultados. Esta limitação faz esta aproximação difícil usar-se ao tratar as centenas de tensões bacterianas e as dúzias de variáveis tweakable.

Um pouco do que tomando anos para terminar a experiência, o Bethke e o Allison Lopatkin, um aluno diplomado anterior em você laboratório que é agora um professor adjunto na faculdade de Barnard, desenvolvido um método que os usos automatizaram a maquinaria e as tomadas somente cinco horas para entregar resultados. Envolve misturar duas tensões das bactérias -- uma tensão fornecedora com resistência a um antibiótico que pode ser compartilhado com a conjugação do plasmídeo e uma tensão destinatária com a resistência a um antibiótico diferente que não possa ser compartilhado.

Após ter deixado as tensões misturar e o processo da conjugação do plasmídeo ocorre para uma quantidade de tempo do grupo, a mistura bacteriana é transferida aos tubos de ensaio que contêm nutrientes e ambos os antibióticos. Isto promove o crescimento das bactérias destinatárias que receberam com sucesso os plasmídeo do doador para a resistência ao stunting o crescimento de todo o resto. Os pesquisadores esperam então para ver quanto tempo a população recentemente duplo-resistente toma para bater um determinado ponto inicial, que indique quanto lá eram começar com.

“Este método abre a capacidade para testar muito mais drogas ou os factores ambientais para ver como influenciam a taxa de conjugação do plasmídeo,” disse Bethke. “Igualmente permitirá que nós determinem se há alguma meio causa determinante genética que está jogando um papel maior em termos da taxa de transferência.”

Você e Bethke colaboraram com o Joshua Thaden, professor adjunto de medicina no duque, e Fowler de Vance, professor de medicina no duque, para obter 219 isolados clínicos dos micróbios patogénicos - erros encontrados em pacientes reais. Todos levaram a resistência a beta-lactamase, o formulário o mais comum do antibiótico no uso hoje. Medindo a taxa de conjugação do plasmídeo ambos com e sem os beta-lactamase antibióticos actuais, mostraram que, à exceção de um outlier, estes antibióticos não aumentam a taxa de compartilhar a resistência. Igualmente descobriram que mais de 25 por cento das tensões estudadas são capazes de compartilhar sua resistência em taxas rapidamente bastante para detectar.

“Nós fomos surpreendidos descobrir que era aquela alta,” dissemo-lo. “E naturalmente os antibióticos promovem a propagação da resistência, mas nosso estudo indica que é primeiramente com a dinâmica selectiva da população um pouco do que com uma taxa aumentada de conjugação do plasmídeo.”

Os pesquisadores igualmente examinados como as variações ligeiras na genética dos plasmídeo de resistência elas mesmas afectam sua taxa da conjugação. Trabalhando com o laboratório de Minfeng Xiao na genómica de BGI em Shenzhen, China, a equipe arranjou em seqüência os plasmídeo e analisou seu ADN. Categorizaram então os plasmídeo da “nos grupos mobilidade” baseados em como saltam entre as pilhas e da “os grupos incompatibilidade” baseados em como replicate. Muito à surpresa dos pesquisadores, descobriram aquele quando havia somente dois grupos da mobilidade actuais em sua biblioteca da amostra, nenhum de que afetado a taxa de conjugação, havia sete grupos da incompatibilidade -- e muito afectaram a taxa de conjugação.

“Esta é uma preliminar mas descoberta potencial grande porque estas duas classificações são genéticas, que as faz fáceis identificar,” disse Bethke. “Se nós podemos começar construir uma biblioteca dos sinais genéticos que indicam o que a capacidade de um micróbio patogénico para espalhar sua resistência directamente a seus vizinhos é provável ser, a seguir nós podemos começar fazer grandes previsões sobre coisas como redes horizontais de transferência do gene e começá-las talvez compreender como as bactérias estão evoluindo com este processo at large.”

“Tal biblioteca igualmente teria implicações directas para como os doutores usam antibióticos no campo,” disse-o. “Este conhecimento ajudaria doutores a fazer sobre decisões paciente-específicas mesmo se administrar antibióticos.”

Source:
Journal reference:

Bethke, J.H., et al. (2020) Environmental and genetic determinants of plasmid mobility in pathogenic Escherichia coli. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aax3173.