O bacterie patogenă multirezistentă a dobândit un avantaj genetic competitiv prin utilizarea unei arme antimicrobiene şi s-a răspândit extensiv în mediile spitaliceşti la nivel global. Noile descoperiri ar putea ghida dezvoltarea unor noi tratamente.
O tulpină bacteriană multirezistentă, întâlnită frecvent în spitale, a suferit un proces evolutiv adaptativ, dobândind capacitatea de a produce bacteriocine – compuşi antimicrobieni endogeni – care îi conferă un avantaj competitiv în mediile clinice. Cercetătorii au confirmat caracterul global al acestui fenomen.
Cercetătorii spun că, superbacteria mortală din spitale a devenit o forţă la nivel global prin utilizarea unei metode genetice care elimină competiţia microbiană. Noile descoperiri ale cercetătorilor deschid perspective pentru dezvoltarea de terapii antimicrobiene inovatoare.
Cercetătorii au descoperit că Enterococcus faecium rezistent la vancomicină (VREfm) a dezvoltat capacitatea de a produce bacteriocine – toxine bacteriene naturale – pentru a elimina tulpinile rivale.
Evoluţia unei superbacterii în spitale din întreaga lume
O bacterie rezistentă la medicamente, întâlnită frecvent în spitale, a evoluat în ultimii ani, câştigând un avantaj puternic: poate produce un compus antimicrobian care îi permite să elimine tulpinile înrudite şi să devină dominantă.
Cercetătorii de la facultatea de medicină a Universităţii din Pittsburgh (UPMC Pitt) au identificat pentru prima dată această schimbare în datele spitalelor locale şi au confirmat apoi că fenomenul se produce la nivel global.
Descoperirea, publicată vineri, în revista Nature Microbiology, ar putea conduce la noi strategii de tratament pentru unele dintre cele mai mortale infecţii bacteriene. De asemenea, evidenţiază o nouă utilizare a unui sistem dezvoltat la UPMC Pitt care combină secvenţierea genomică cu algoritmi avansaţi pentru a detecta rapid focarele de boli infecţioase.
Evoluţia bacteriilopericuloase
„Laboratorul nostru are o perspectivă directă asupra paradei de patogeni care trec prin spitale,” a declarat autoarea principală Daria Van Tyne, doctor în ştiinţe, profesoară asociată la Divizia de Boli Infecţioase din cadrul Universităţii din Pittsburgh.
„Când am privit în ansamblu, a devenit clar că se întâmplau schimbări majore la una dintre cele mai greu de tratat bacterii din lume”, a precizat ea.
Sistemul de Detectare Îmbunătăţită pentru Transmiterea Asociată Spitalelor (EDS-HAT) analizează semnăturile genetice ale infecţiilor la pacienţii internaţi şi identifică tipare, permiţând medicilor să intervină în timp real pentru a opri potenţiale focare. Însă cercetătorii şi-au dat seama că EDS-HAT este şi o sursă bogată de informaţii detaliate de-a lungul timpului, pe care le-ar putea folosi pentru a studia evoluţia bacteriilor în timp.
O privire mai atentă asupra VREfm
Cercetătorii de la Pitt s-au concentrat pe Enterococcus faecium rezistent la vancomicină (VREfm), numit astfel deoarece nu poate fi eliminat cu antibioticul vancomicină.
VREfm ucide aproximativ 40% dintre pacienţii infectaţi şi afectează în special pacienţii imunocompromişi internaţi în spitale, care iau adesea antibiotice ce reduc diversitatea bacteriană în microbiomul intestinal, permiţând bacteriilor rezistente, precum VREfm, să prospere.
După analizarea secvenţelor genomice a 710 probe de infecţii cu VREfm de la pacienţi spitalizaţi, colectate în cadrul EDS-HAT pe o perioadă de şase ani, echipa a descoperit că varietatea tulpinilor de VREfm a scăzut de la aproximativ opt tipuri distribuite relativ uniform în 2017 la două tulpini dominante, care au început să apară în 2018 şi care, până la sfârşitul lui 2022, erau responsabile pentru patru din cinci cazuri.
Arma: o bacteriocină
La o analiză mai detaliată, echipa a constatat că tulpinile dominante dobândiseră capacitatea de a produce o bacteriocină, un compus antimicrobian pe care bacteriile îl folosesc pentru a se elimina sau inhiba reciproc. Acestea au utilizat această abilitate nouă pentru a distruge celelalte tulpini de VREfm, ceea ce le-a oferit acces nelimitat la nutrienţi şi o reproducere mai uşoară.
Descoperirea stârnit şi mai mult curiozitatea cercetătorilor: dacă acest lucru se întâmpla în spitalele locale americane, se întâmpla şi în alte medii clinice? Cum nu exista nicio cercetare publicată anterior care să exploreze posibilitatea unui fenomen global, echipa a consultat o bază de date publică cu peste 15.000 de genomuri VREfm colectate la nivel mondial între 2002 şi 2022. Şi, într-adevăr, observaţiile de la nivel local aveau loc la scară globală.
„A fost o descoperire complet neaşteptată – am fost surprinsă să văd un semnal atât de puternic,” a declarat Emma Mills, doctorandă în microbiologie şi imunologie în laboratorul Pitt.
„Odată ce aceste tulpini ajung într-un mediu instituţional – cum ar fi un spital – şi concurează cu alte tulpini de VRE în intestinul unui pacient, ele preiau controlul”, a completat ea.
Calea către terapii viitoare
Potrivit echipei de la Pitt, această constatare nu are deocamdată consecinţe clinice imediate – nu pare că tulpinile VREfm care produc bacteriocine provoacă boli mai grave decât cele anterioare. Totuşi, cercetarea ar putea deschide calea către dezvoltarea de noi terapii.
„Diversitatea populaţiei de VRE pare să se restrângă de la multe tipuri care cauzează infecţii la doar câteva. Asta înseamnă că în curând am putea avea o singură ţintă pentru care să concepem tratamente, precum antibiotice sau terapii cu bacteriofagi,” a concluzionat prof. Van Tyne. Potrivit cercetătoarei, constatările sugerează că bacteriocinele sunt foarte puternice şi ar putea fi folosite în scop terapeutic.
