Två nyupptäckta mekanismer i bakterier har identifierats som kan bidra till utvecklingen av antibiotikaresistens. Att ändra antalet kopior av resistensgener i bakterier ökar antibiotikaresistensen och kan göra det mycket snabbt.
Enligt en ny studie från Uppsala universitet publicerad i Nature Communications , dessa två mekanismer, tillsammans med en tredje känd mekanism, kan uppstå oberoende av varandra, även inom samma bakteriecell.
Forskarna studerade heteroresistens, ett fenomen där majoriteten av bakterierna i en population är känsliga för antibiotika men en mycket liten delpopulation av bakterier uppvisar ökad antibiotikaresistens. Vanligtvis handlar det om ett mycket litet antal resistenta bakterier (cirka 1 av 100 000) som kan fortsätta växa trots antibiotikabehandling.
Heteroresistens är ett vanligt och angeläget fenomen, eftersom det är svårt att behandla och riskerar att påskynda utvecklingen av antibiotikaresistenta bakterier, vilket försvårar antibiotikabehandling för patienter.
"Det var helt okänt fram till nu att dessa mekanismer skulle kunna främja heteroresistens. Vår studie visar att de kan påskynda urvalet och tillväxten av resistenta bakterier under antibiotikabehandling. Denna studie, som delvis involverade djur, gör det mer relevant att förstå dessa processer hos människor ," säger Helen Wang, den sista författaren till studien.
Bakterier kan sprida resistensgener till varandra genom plasmider. Plasmider är små fristående DNA-ringar där bakterier ofta lagrar några av sina gener utanför kromosomen. I denna studie avslöjade forskare två nya mekanismer som involverar plasmider, där antalet kopior av plasmider som bär resistensgener kan öka upp till 90 gånger.
Studien visar att dessa två mekanismer och en tredje känd mekanism som involverar genamplifiering kan fungera parallellt i samma bakteriecell.
"Heteroresistens som involverar ett ökat antal kopior av resistensgener är mycket mer komplex än man tidigare trott. Bakterier kan faktiskt använda tre olika mekanismer, som alla kan uppstå parallellt i samma bakterie, för att tillfälligt öka antalet kopior av resistensgener och därigenom generera antibiotikaresistens", säger Hervé Nicoloff, studiens första författare.
"Alla tre mekanismerna är instabila och kan snabbt återgå till känslighet i frånvaro av antibiotika. Detta gör det svårare att upptäcka de resistenta bakterierna vid en klinisk undersökning, eftersom de försvinner så snabbt. Med tanke på vad vi nu vet är det viktigt att vara kunna utveckla bättre diagnostiska metoder som kan upptäcka ökad antibiotikaresistens", tillägger Wang.
Mer information: Hervé Nicoloff et al, Tre samtidiga mekanismer genererar variation av genkopietal och övergående antibiotikaheteroresistens, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48233-0
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Uppsala universitet
