萊斯大學科學家正在開發策略,以防止細菌抵抗抗生素的發展。

大米實驗室的生物化學家Yousif Shamoo確定遺傳機制,允許細菌產生耐藥性,同時并迅速蔓延的能力。

“這是一個雙重打擊,”Shamoo說。“我們發現這些細菌變得更加耐抗生素,同時更有效地傳播他們的抵抗很奇怪和令人擔憂。”

研究者們希望這些知識能幫助預測何時以及如何產生耐藥性的菌株可能未來抗生素和可能采取行動停止或至少減緩的過程。這項研究發表在《華爾街日報》分子生物學與進化。

在美國醫院抗生素耐藥性負責抵抗成千上萬的感染,根據疾病控制和預防中心。這些感染殺死成千上萬的患者。而正在取得進展控制微生物傳播感染,最重要的問題依然存在:用來殺死細菌的藥物最終將停止工作。

直到現在,唯一有效的方法阻止抗生素失去效力已經很少使用它們,凱瑟琳Beabout說大米研究生和新論文的作者。

“最好能做的就是試著管理使用抗生素,”她說。“但我們的想法是,如果我們能預測阻力會出現,我們可以想出策略使用抗生素以更智能的方式。”

實驗室使用的實驗進化研究特定的細菌與抗生素結合,接觸沒有共同之處。感興趣的細菌是糞腸球菌,在胃腸道中找到。抗生素tigecycline,四環素的高效但謹慎使用衍生品。目標是看看水平基因轉移——抗生素存在細胞傳遞有利突變。

它工作的很好,他們發現。

主要是由于大量的DNA突變稱為Tn916,轉座子可以沿著基因組改變立場,復制本身和傳遞給其他過程稱為準性生殖細胞,細胞間遺傳物質的交換。Tn916四環素-耐藥基因叫做tetM,它被發現在許多病原體,據研究人員了解。

沒有tigecycline Tn916舉措只有很少,大約有120000個細菌抵抗傳輸到另一個細菌。但在抗生素的存在,Tn916運動上升到一個在50個細菌,由于突變,也會導致tetM生產過剩。所需的抵抗機制的存在兩個突變,Tn916和核糖體S10蛋白的編碼基因,這兩個可以很容易地通過預處理和基因測序鑒定。

“四環素綁定到細胞的核糖體和防止蛋白質,“Beabout說。“TetM是一種蛋白質,在核糖體四環素釋放,但它通常不會對tigecycline工作。我們不希望看到它出現。”

在他們的實驗中,研究人員發現大量的突變導致了生產tetM蛋白質。“當你有一個豐富的tetM,他們能對tigecycline有影響,“Beabout說。“有趣的是,tetM共軛轉座子(Tn916),這是一個元素能夠移動的基因組DNA,可以轉移到其他細胞。

“附加效應的tetM超表達是Tn916轉座子舉措更多,”她說。“它從細胞到細胞。所以我們看到阻力和阻力的頻率增加能夠轉移從細胞到細胞和移動的基因組。這絕對是令人擔憂的。”

實驗室允許殖民地糞大腸迅速增長的生物反應器為19到24天。結果顯示細菌非常精通撿了耐藥基因。“所有的細胞開始轉座子的一個副本,并在整個實驗他們開始獲得額外的副本。轉座子拷貝數的增加非常迅速。”

Shamoo希望這項研究導致藥物抑制電阻機制和保存新的的有效性抗生素。

“我們實驗室偵察如何進化的一種形式細菌將在未來產生抗藥性,”Shamoo說。“制藥行業和其他實驗室可以使用此信息來開發藥物來保持領先的病原體。”