Enterokocker är härdiga mikrober som trivs i mag -tarmkanalen hos nästan alla landdjur, inklusive vår egen, och orsakar i allmänhet ingen skada. Men deras robusthet har på senare tid gjort dem till ledande orsaker till multiresistenta infektioner, särskilt i miljöer som sjukhus där antibiotikaanvändning stör den naturliga balansen mellan tarmmikrober.

Så upptäckten av ett nytt toxin i en stam av Enterococcus höjer vetenskapliga ögonbryn. Isolerad från ko -avföring som provtagits på en gård i South Carolina, buggen visade sig oväntat bära ett toxin som liknar det toxin som orsakar botulism. Fyndet rapporterades 25 januari i tidningen Cellvärd och mikrobe .

"Detta är första gången ett botulinumneurotoxin har hittats utanför Clostridium botulinum - och inte bara toxinet, men en hel enhet som innehåller toxinet och associerade proteiner som förhindrar att toxinet bryts ned i mag -tarmkanalen, "säger Min Dong, Doktorsexamen, en forskare vid Boston Children's Hospital's Department of Urology och Harvard Medical School och en av världens experter på botulinumtoxiner.

Giftet, kallad BoNT/En, är det nionde botulinumtoxinet som ska beskrivas. (Sista augusti, Dong och kollegor rapporterade den åttonde, BoNT/X, tillverkad av C. botulinum och det första nya botulinumtoxinet som hittades på nära 50 år.

Ska vi vara rädda?

Nej, åtminstone inte än, säger Sicai Zhang, Doktorsexamen, en postdoktor i Dongs labb och en av tre medförfattare författare till den nya rapporten.

"Det enterokockisolat som bär toxinet förblir lyckligtvis känsligt för viktiga antibiotika, "konstaterar Zhang." Det hittades bara en gång från ett enda djur, och inga tecken på botulismsjukdom observerades. "

När Sicai och hans kollega Jie Zhang, Doktorsexamen, testat toxinet hos gnagare i labbet, det hade liten eller ingen effekt. Först när de manipulerade toxinet för att bättre rikta mus- och råttneuroner blev det potent, stänga ner nervfunktionen och orsaka förlamning.

Är BoNT/En giftigt för människor? Dongs laboratorium testar det nu i odlade mänskliga neuroner för att ta reda på det.

Gör språnget

Hur kunde detta botulinumtoxin hoppa från en bakterieart till en annan? Lag som leds av Dongs samarbetspartners, Michael Gilmore, Doktorsexamen, vid Massachusetts Eye and Ear och Harvard Medical School, och Andrew Doxey, Doktorsexamen, vid University of Waterloo, fann att BoNT/En botulinumtoxingenerna bar av en plasmid.

Plasmider är mobila strukturer som innehåller DNA oberoende av kromosomerna, och kan bytas från en bakterie till en annan. Plasmider är ganska vanliga hos enterokocker:i själva verket är de har associerats med förvärv av resistens mot vankomycin, ett antibiotikum i sista hand, och överföring av motstånd till den fruktansvärda Staphylococcus aureus.

Denna förmåga att byta gener är det som oroar forskare. Kan en potent toxin från C. botulinum hamna i en multi-läkemedelsresistent E. faecium anstränga? Det verkar teoretiskt möjligt nu.

"Enterococcus är ett centralt nav för genöverföring i tarmen, och det gör det potentiellt skrämmande, "säger Dong.

Nere på gården

Gilmores laboratorium sekvenserade toxinproduktionen E. faecium stam som en del av en mycket bredare sökning efter ursprunget till enterokock antibiotikaresistens och sjukdomsframkallande förmåga.

"Vi letade inte efter ett neurotoxin i E. faecium , "säger Francois Lebreton, Doktorsexamen, en annan förste författare på tidningen som specialiserat sig på att undersöka genomets sekvenser av dessa mikrober. "Det fanns ingen anledning att misstänka dess existens."

Lebreton har undersökt utvecklingen av enterokocker från dess inledande paleozoiska ursprung, dess uppkomst som ett sjukhushot.

"Inom intensivt jordbruk, antibiotika administreras till husdjur för att främja viktökning i ofta trånga anläggningar. Vi tror att detta skapar en miljö i djurens tarm som gör att antibiotikaresistenta enterokocker kan trivas och komma i kontakt med människor, "förklarar han." Vi vet att de är mycket antibiotikaresistenta E. faecium påfrestningar vi bekämpar på sjukhuset är mycket nära besläktade med stammar som finns i GI-områdena av odlade djur. "

Från gård till dator

Ange bioinformatiker Andrew Doxey, Doktorsexamen, vars laboratorium vid University of Waterloo är specialiserat på att bryta genomdata för att upptäcka nya toxiner och virulensgener. Analyserar den nyligen sekvenserade E. faecium genom, laboratoriets datorprogram upptäckte snabbt den genetiska sekvensen för det nya botulinumtoxinet.

"Sättet som vi upptäckte detta toxin med beräkningsmetoder skiljer sig från hur toxiner tidigare identifierades, och kan bli en standardmetod inom bioövervakning ", säger Doxey." Det representerar vetenskapligt samarbete och datadelning när det är som bäst. "

En perfekt storm?

Det nyupptäckta toxinet väcker viss oro för att botulinumtoxin kan dyka upp i antibiotikaresistenta enterokocker, kanske härrörande från genöverföring i tarmen hos ett djur som har båda C. botulinum och Enterococcus.

"Detta är en unik upptäckt av ett botulinumneurotoxin i en bakterie som är både allestädes närvarande hos djur och ett allvarligt problem för människors hälsa, säger Lebreton. E. faecium är i magen hos nästan varje människa; det är extremt tufft och överlever många påfrestningar, ofta inbegripet ansträngningar att desinficera sjukhusytor. Ett sjukhusanpassat, antibiotikaresistent, svårt att döda bugg som bär ett neurotoxin skulle vara ett värsta scenario. "

Exakt vilket djur detta nionde botulinumtoxin är avsett att rikta sig mot är fortfarande okänt. Gilmores laboratorium fortsätter att expandera och studera sin samling av enterokockisolat. "Det mesta vi vet om Enterococcus kommer från de få stammar som cirkulerar på sjukhuset, "säger Lebreton." Det är möjligt att BoNT/En, eller till och med andra nya toxiner, kommer att dyka upp i andra enterokocker isolerade från naturen. Vi har aldrig letat efter dem förut. "