Varje år insjuknar mer än 670 000 människor i Europa på grund av patogena bakterier som uppvisar antibiotikaresistens, och 33 000 dör av de sjukdomar de orsakar. Särskilt fruktade är patogener som är resistenta mot flera antibiotika samtidigt. Bland dem finns bakterien Acinetobacter baumannii, som idag fruktas framför allt som en "sjukhussuperbug". Upp till fem procent av alla sjukhusförvärvade bakterieinfektioner orsakas enbart av denna bakterie.

A. baumannii är högst upp på en lista över kandidater för vilka, enligt Världshälsoorganisationen (WHO), nya terapier måste utvecklas. Detta beror på att patogenen – på grund av ett flexibelt genom – lätt förvärvar ny antibiotikaresistens. Samtidigt förekommer infektioner inte bara mer och mer utanför sjukhusmiljön utan leder också till en allt svårare progression. En förutsättning för utvecklingen av nya terapeutiska metoder är dock att vi förstår vilka egenskaper som gör A. baumannii och dess mänskliga patogena släktingar, grupperade i det som kallas Acinetobacter calcoaceticus-baumannii (ACB)-komplexet, till en patogen.

Ett team ledd av bioinformatiker professor Ingo Ebersberger från Goethe University Frankfurt/LOWE Centre for Translational Biodiversity Genomics (LOEWE-TBG) har nu nått en milstolpe i denna förståelse. Teamet består av medlemmar från Research Unit 2251 i German Research Foundation och andra nationella och internationella partners, bland dem forskare från Washington University School of Medicine, St Louis, USA.

För sin analys använde teamet det faktum att en stor del av medlemmarna i Acinetobacter-släktet är ofarliga miljöbakterier som lever i vatten eller på växter eller djur. Tusentals kompletta genomsekvenser både av dessa och patogena Acinetobacter-stammar lagras i allmänt tillgängliga databaser.

Genom att jämföra dessa genom kunde forskarna systematiskt filtrera bort skillnader mellan de patogena och de ofarliga bakterierna. Eftersom förekomsten av individuella gener inte var särskilt avgörande koncentrerade Ebersberger och hans kollegor sig på genkluster, det vill säga grupper av närliggande gener som har förblivit stabila under evolutionen och kan bilda en funktionell enhet. "Av dessa evolutionärt stabila genkluster identifierade vi 150 som finns i patogena Acinetobacter-stammar och sällsynta eller frånvarande i deras icke-patogena släktingar", säger Ebersberger och sammanfattar. "Det är mycket troligt att dessa genkluster gynnar patogenernas överlevnad i den mänskliga värden."

Bland patogenernas viktigaste egenskaper är deras förmåga att bilda skyddande biofilmer och att effektivt absorbera mikronäringsämnen som järn och zink. Och faktiskt upptäckte forskarna att upptagningssystemen i ACB-gruppen var en förstärkning av den befintliga och evolutionära äldre upptagningsmekanismen.

Särskilt spännande är det faktum att patogenerna uppenbarligen har utnyttjat en speciell energikälla:de kan bryta ner kolhydraten kynurenin som produceras av människor, som som budbärarämne reglerar det medfödda immunförsvaret. Bakterierna slår tydligen två flugor i en smäll på detta sätt. Å ena sidan ger nedbrytning av kynurenin dem energi, och å andra sidan kan de möjligen använda det för att avreglera värdens immunsvar.

Ebersberger är övertygad:"Vårt arbete är en milstolpe för att förstå vad som är annorlunda med patogena Acinetobacter baumannii. Våra data är av så hög upplösning att vi till och med kan titta på situationen i enskilda stammar. Denna kunskap kan nu användas för att utveckla specifika terapier mot vilket, med all sannolikhet, motstånd ännu inte existerar."

Deras studie är publicerad i PLOS Genetics .