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Lo studio suggerisce la strategia novella per rallentare l'evoluzione di resistenza a antibiotici

L'aumento di resistenza a antibiotici in molti agenti patogeni è stato determinato dalla diffusione di un piccolo numero di sforzi, suggerente che alcuni batteri potessero geneticamente essere predisposti alla resistenza evolventesi.

Lo studio suggerisce la strategia novella per rallentare l
Colonie batteriche che crescono sulle piastre di agar. Credito di immagine: Andrei Papkou

I ricercatori all'università di Oxford hanno verificato questa ipotesi tramite le differenze di misura in evolvability fra gli sforzi dell'agente patogeno e cercando geni del potenziatore del `' che accelerano l'evoluzione della resistenza. I loro risultati sono pubblicati oggi nelle comunicazioni della natura.

Gli scienziati dal dipartimento della zoologia, università di Oxford, indicano che un singolo gene che codifica per una pompa del deflusso predispone alcuni sforzi di S.aureus patogeno per evolvere gli alti livelli della resistenza della ciprofloxacina. Il deflusso batterico pompa attivamente i prodotti chimici della pompa fuori dalle celle batteriche - ordinamento come di una brigata batterica del secchio - e da questa un modo importante che i batteri fanno fronte all'esposizione ad un intervallo dei prodotti chimici tossici, compreso gli antibiotici.

I loro esperimenti hanno compreso un agente patogeno umano comune, staphylococcus aureus, che è una sorgente importante delle infezioni resistenti agli antibiotici nelle impostazioni di sanità (IE MRSA). Hanno usato un antibiotico di vasto-spettro chiamato ciprofloxacina che è stata sviluppata negli anni 80 ed inizialmente hanno annunziato come soluzione alle infezioni di MRSA.

Il deflusso antibiotico aumenta il evolvability ingrandicendo i vantaggi delle mutazioni che alterano l'obiettivo cellulare di ciprofloxacina. Fondamentalmente, capire questo collegamento permette di predire quali sforzi sono probabili evolvere la resistenza ed usare gli inibitori della pompa del deflusso per rallentare evoluzione di resistenza. L'intero sequenziamento del genoma ha rivoluzionato la microbiologia clinica ed il nostro studio suggerisce che potrebbe possibile usare i dati genomica per predire quali sforzi dello staphylococcus aureus hanno un'alta probabilità di diventare resistente agli antibiotici durante il trattamento. Il nostro studio egualmente indica che usando gli adiuvanti antibiotici (in questo caso, un inibitore della pompa del deflusso) può rallentare drammaticamente la tariffa a cui la resistenza si evolve. Una serie di inibitori della pompa del deflusso sono già disponibili e le nostre manifestazioni che del lavoro una strategia novella per usando questi composti come anti-evoluzione del `' droga.„

Il professor Craig Maclean, autore principale, dipartimento di zoologia all'università di Oxford

In questo studio pubblicato oggi, gli scienziati hanno sfidato più di 200 isolati dello staphylococcus aureus con la resistenza evolventesi alla ciprofloxacina antibiotica in laboratorio. Questi esperimenti hanno indicato che gli sforzi differenti evolvono la resistenza alle tariffe molto differenti. Poi hanno usato il genoma che resequencing e l'espressione genica che profila per identificare i geni chiave del candidato che sono associati con l'alto evolvability attraverso S.aureus isola.

Gli esperimenti con gli sforzi geneticamente costruiti di S.aureus poi hanno permesso di confermare l'importanza di un gene chiave del candidato, Nora, quella antibiotici delle pompe dalle celle batteriche.

Gli scienziati potevano poi dimostrare quello chimicamente che inibisce Nora la pompa del deflusso che può realmente impedire S.aureus la resistenza evolventesi in laboratorio.

Il momento chiave dell'innovazione in questo progetto è venuto quando abbiamo trovato che un singolo gene, Nora, potrebbe svolgere così grande ruolo in evolvability, malgrado il fatto che i genoma di S.aureus contenessero più di 2.000 geni, molti di cui variano fra gli isolati. Sebbene tutti i nostri risultati supportino l'idea che Nora sostiene il evolvability, era ciò nonostante sorprendente vedere quanto efficacemente gli inibitori di Nora potrebbero impedire la resistenza l'evoluzione in laboratorio.„

Il professor Craig Maclean

Gli scienziati sperano che questi risultati ispirino i ricercatori clinici verificare il ruolo delle pompe del deflusso nell'evoluzione della resistenza durante le infezioni. Stanno continuando su questi risultati provando a capire i geni che permettono ai batteri di evolvere la resistenza ai peptidi antimicrobici che sono usati come riga dell'ultimo del ` di difesa' contro gli agenti patogeni resistenti agli antibiotici.

Gli autori notano due limitazioni con questo studio: 1) la droga specifica che hanno usato (reserpina) non sono ancora approvate dalla FDA ed in modo da non potrebbe essere utilizzata in esseri umani e (2) è possibile che le droghe di anti-evoluzione potessero essere meno efficaci in vivo a causa delle difficoltà nell'ottenere sia gli antibiotici che le droghe di anti-evoluzione agli stessi tessuti allo stesso tempo.

La resistenza a antibiotici in batteri patogeni è un problema grave. Le infezioni resistenti corrente sono stimate per causare vicino a 1 milione morti all'anno ed è stato preveduto che questo aumenterà a 10 milione morti all'anno da ora al 2050. Abbiamo bisogno di nuovi antibiotici di ricambiare questa minaccia, ma egualmente abbiamo bisogno dei nuovi strumenti di predire quando la resistenza è probabile evolversi in risposta al trattamento antibiotico.

Source:
Journal reference:

Papkou, A., et al. (2020) Efflux pump activity potentiates the evolution of antibiotic resistance across S. aureus isolates. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-17735-y.