Fynden, som publicerades i numret av Molecular Cell den 15 juli, har konsekvenser för att ta itu med det globala hotet om antibiotikaresistens, och är särskilt oroande eftersom de kan komplicera utvecklingen av nya antibiotika och bidra till spridningen av resistensgener bland flera arter av bakterier .
"Ökningen av antibiotikaresistens är en av vår tids mest angelägna hälsoutmaningar", säger Victor Nizet, MD, professor och vice ordförande vid Department of Pediatrics och Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences vid UC San Diego School of Medicin. "Vår upptäckt avslöjar en mekanism genom vilken resistensgener delas mellan olika typer av bakterier, vilket ger nya insikter om utvecklingen och spridningen av resistens mot livshotande bakterieinfektioner."
Nizet är medlem i Molecular Biology of Bacterial Infections Training Program vid UC San Diego och senior författare till studien. Första författare är Justin Silpe, PhD, en forskare i Nizets labb.
Överföra motståndsgener
Spridningen av antibiotikaresistensgener är ett stort folkhälsoproblem. I USA rapporterar Centers for Disease Control and Prevention (CDC) att minst 2 miljoner människor får antibiotikaresistenta infektioner, och minst 23 000 av dessa människor dör varje år.
Bakterier kan naturligt förvärva gener som ger resistens mot vissa antibiotika. Men under de senaste decennierna har spridningen av antibiotikaresistens påskyndats av överanvändning och missbruk av antibiotika hos människor och djur. Detta har skapat ett selektivt tryck som gynnar överlevnaden och spridningen av resistenta bakterier.
Bakterier kan överföra resistensgener till andra bakterier genom olika mekanismer, inklusive horisontell genöverföring (HGT). En vanlig form av HGT kallas konjugation, vilket innebär överföring av gener från en bakterie till en annan genom direktkontakt.
Den nyupptäckta mekanismen för HGT som identifierats av UC San Diego-forskarna skiljer sig från konjugering. Det innebär överföring av gener från en bakterie till en annan genom frisättning av membranvesiklar. Dessa vesiklar är små sfäriska strukturer som frigörs från bakteriers yttre membran.
Forskarna fann att membranvesiklar som frigörs av en typ av bakterier kan tas upp av andra typer av bakterier, inklusive de som inte är nära besläktade. Denna process kan överföra resistensgener från en bakterieart till en annan, även om de två arterna inte är i direkt kontakt.
Breda konsekvenser för antibiotikaresistens
Upptäckten av denna nya mekanism av HGT har breda konsekvenser för antibiotikaresistens. Det tyder på att resistensgener kan överföras lättare och bredare mellan olika typer av bakterier än man tidigare trott. Detta kan göra det svårare att utveckla nya antibiotika som är effektiva mot alla typer av resistenta bakterier.
"Våra fynd avslöjar en tidigare okänd mekanism för överföring av resistensgener mellan bakterier", säger Silpe. "Detta kan bidra till spridningen av antibiotikaresistens bland flera arter av bakterier, vilket gör det mer utmanande att behandla infektioner orsakade av dessa resistenta bakterier."
Forskarna betonade behovet av ytterligare forskning för att förstå prevalensen och betydelsen av denna nya mekanism av HGT i spridningen av antibiotikaresistens. De undersöker också sätt att hämma överföringen av resistensgener genom membranvesiklar, som en potentiell strategi för att bekämpa antibiotikaresistens.
Forskargruppen inkluderade forskare från University of California, San Diego School of Medicine och Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. Studien finansierades av National Institutes of Health (R01AI113039).
