המפה האבולוציונית החיידקית העומקה הראשונה מסוגה עשויה לסלול את הדרך להתפתחות טיפולים מדויקים לזיהומים מסוימים עמידים לאנטיביוטיקה, כמו דלקות בדרכי השתן.
חוקרים במכון וולקום סנגר, אוניברסיטת אוסלו, UIT האוניברסיטה הארקטי של נורבגיה, ומשתפי הפעולה שלהם, פיתחו דרך חדשה להשתמש בנתוני רצף ארוכי-היקף רחבי היקף כדי לחקור מבנים גנטיים מעגליים הנקראים פלסמידים במיקרובי הנחמד ביותר, Escherichia coli ((א. קולי). באמצעות זה הצוות הצליח לעקוב אחר זרימת חילופי הגנים, לזהות חלק מהחסמים המונעים זאת, ולעקוב אחר התפרצויות שונות של שונות א. קולי זנים לפלסמידים ספציפיים שחוזרים כ -300 שנה אחורה.
המחקר, שפורסם היום (3 באפריל) ב תקשורת טבעחשפה גם פלסמיד שנמצא במספר זנים של א. קולי זה מאפשר להם לייצר רעלן כדי להרוג חיידקים אחרים הקשורים זה לזה, שיכולים לעזור ליידע טיפולים עתידיים על זיהומים חיידקיים.
משאב זה ברזולוציה גבוהה מאפשר לקהילה המדעית לחקור א. קולי ברמה שלא הייתה אפשרית בעבר, ומספקת מידע שמראה כיצד פלסמידים מתעוררים יחד עם א. קולי זנים. על ידי היכולת להבין ולעקוב אחר אילו פלסמידים מספקים א. קולי זנים עם תכונות מסוימות, ניתן יהיה למקד לאלה ישירות. זה יכול למזער את הצורך בשימוש אנטיביוטי רחב-ספקטרום, ובתורו להוריד את התפשטות הזיהומים החיידקיים העמידים לטיפול.
בנוסף, החוקרים מציעים שאם זן שמסוכן פחות לבני אדם יכול באופן טבעי להתגבר על זן מסוכן יותר, ניתן להכניס אותו כדי לעזור בניהול בריאות האדם בצורה הוליסטית יותר.
חיידקים לרוב מתמודדים זה עם זה, נלחמים על אותו נוף למגורים, שבמקרה של א. קוליהוא הבטן האנושי. רוב הזנים של א. קולי אינם מזיקים; עם זאת, אם החיידק נכנס לזרם הדם בגלל מערכת חיסון מוחלשת, הוא יכול לגרום לזיהום, שיכול לנוע בין קלה לסכנת חיים.
אמנם לעתים קרובות זה מרגיש כאילו הקטטה היא עם בני אדם, א. קולי חיידקים מתחרים לרוב עם זנים אחרים על משאבים. התחרות הזו היא שמובילה להתאמה גנטית, כמו עמידות לאנטיביוטיקה, שתעזור להם לשרוד בסביבות מסוימות.
חיידקים מסוגלים להעביר חומר גנטי, ולכן, תכונות מסוימות באמצעות פלסמידים, שהם חתיכות DNA מעגליות. פלסמידים נושאים לעתים קרובות גנים לנגיף, הישרדות או עמידות לאנטיביוטיקה, ומשפרים את כושר החיידק. פלסמידים מרובים נמצאים לרוב בתאי חיידקים, ובשל ההרכב הגנטי המורכב שלהם ויכולתם לחלוק גנים עם הכרומוזום של התא המארח, פלסמידים קשה לעקוב אחריהם.
במחקר האחרון הזה, חוקרי מכון סנגר ומשתפי הפעולה שלהם השתמשו ברצף לקריאה ארוכה כדי ליצור 4,485 גנום פלסמיד מיותר מ -2,000 א. קולי דגימות זרם דם, כולם נאספו במשך 16 שנה בנורבגיה1ו מגנומים שנוצרו לאחרונה, הם הצליחו למפות את הפלסמידים המקושרים ל 216 זנים שונים של א. קוליכולל ארבעת הזנים הנפוצים ביותר בבריטניה.
בנוסף, הצוות יצר מפת דו-ממדית המציגה היכן הועבר חומר גנטי אופקית בין זנים. זה איפשר להם למפות את ההתפתחות המשותפת של פלסמידים ו א. קולי זנים של 300 שנה אחורה, וממחישים שמדובר בשיטה מאוד שמור ושימושית להעברה גנטית. על ידי פירוק ההתפתחות של פלסמידים, הצוות הצליח לחבר התפרצויות גלובליות קודמות של זנים מסוימים עם הפלסמידים האחראים ולהבין יותר על הגורמים הגורמים להתפשטות זנים מסוימים, ומעקב אחר אלה עם יכולות הגורמות למגיפה.
החוקרים הצליחו גם לזהות תכונות מסוימות הנוטות לא להיות תואמות. לדוגמה, עמידות רב תרופתית לאנטיביוטיקה והיכולת לייצר חומר ההורג זנים אחרים, המכונה בקטריוצין, אינם נמצאים באותם זנים חיידקיים. באמצעות ניסויים במעבדה נרחבים, הצוות הצליח לוודא כי אלו הנושאים את הגנים המקודדים בקטריוצין המצליחים ביותר הצליחו לעכב ביעילות את כל הנשאים, כולל ארבעת המובילים הנפוצים ביותר א. קולי זנים המסתובבים בבריטניה. חשוב לציין שהעיכוב היה יעיל כנגד כל הזנים העמידים לרבים בסמים במדגם, מה שמרמז כי מחקר נוסף על חיידקים אלה עלול להוביל לדרכים חדשות לטיפול בזיהומים חיידקים עמידים לטיפול בעתיד.
מפה אבולוציונית זו היא משאב חיוני עבור קהילת המחקר וסוללת את הדרך לטיפולים מדויקים חדשים שיכולים למקד פלסמידים ספציפיים. בנוסף, מחקרים עתידיים יכולים להשתמש במשאב זה כדי להבין עוד יותר את הגורמים והתפשטותם של זנים המזיקים יותר לבני אדם, ואולי לחזות התפרצויות של זיהומים חיידקיים ועוזרים ליידע דרכים חדשות להגביל אותם.
ד"ר סרחיו ארדונדו-אלונסו, סופר ראשון ראשון באוניברסיטת אוסלו, אמר: "עבודתנו מפרקת את ההתפתחות של א. קולי פלסמידים. מכאן התחלנו לחשוף אילו תכונות ניתן למצוא יחד, ומה לא יכול, כמו עמידות אנטי -מיקרוביאלית והיכולת ליצור חיידקים. הגילוי של האופן בו יכולת ייצור החיידק א. קולי מדגיש גם את הגישות השונות שלוקחים זנים כדי להפיק את יריביהם. הבנת כל הגורמים ב א. קוליעיבודים של לוחמה ניתן להשתמש כדי ליידע דרכים חדשות להגביל או למנוע התפשטות של זני חיידקים לא רצויים. "
התפתחות והתאמה של חיידקים תלויים לעתים קרובות בפלסמידים כדי לתמוך בהעברת גנים, ומעוצבים על ידי גורמים סביבתיים. המפה האבולוציונית שלנו מאפשרת לנו להתחיל לחקור זאת ברמה שלא הייתה אפשרית לפני כן, על ידי מילוי סוף סוף פערים של התפתחות פלסמיד במשך עשרות שנים ומאות ומתן דרך לקשר זאת למה שקורה בעולם באותה תקופה. יצרנו משאב חדש להתמודדות עם עמידה נגד מיקרוביאליה א. קולי מה שיכולים ליידע דרכים חדשות לעזור למנוע התפשטות של זנים אלה. "
פרופסור פאל ג'ונסן, סופר סניור משותף באוניברסיטת UIT האוניברסיטה הארקטית של נורווגיה
פרופסור ג'וקקה קורנדר, סופר סניור משותף במכון וולקום סנגר ובאוניברסיטת אוסלו, אמר: "זה אחד מפרויקטי המחקר המרגשים ביותר שהובלתי. הוא יצר משאב חיוני שאני מקווה שתומך בקהילה המדעית הרחבה יותר כדי לחשוף דרכים חדשות כדי להתמודד עם זיהומים בזרם דם, במיוחד אלה העמידים בפני הטיפול במאמץ של המשאבים והמעבר הזה, המשאבים, יכולת, יכולת, יכולת, יכולות, פלסמידים הנושאים תכונות גנטיות המזיקות ביותר לבני אדם.
