Ученые Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета в США отследили распространение смертельно опасных бактерий, устойчивых к антибиотикам и вызывающих трудно излечимые внутрибольничные инфекции. Результаты, опубликованные в журнале Genome Medicine, помогут разработать методы сдерживания вспышек бактериальных инфекций среди госпитализированных пациентов.
Исследователи изучили распространение энтеробактерий (CRE), устойчивых к антибиотикам класса карбапенемы, в четырех больницах — Медицинском центре Бет Исраэль Диаконисс, Бригамской женской больнице, Больнице общего профиля Массачусетса в Бостоне и Медицинском центре Калифорнийского университета Ирвайна. Были собраны изоляты CRE, выделенные у различных пациентов, в том числе те, что хранились с 2008 года.
Ученые разработали новый метод анализа геномов микроорганизмов, чтобы понять, насколько близки бактерии одного пациента к бактериям другого. Это позволило отследить движение ключевых генов у разных штаммов энтеробактерий и выявить гораздо больше тесных связей между конкретными случаями внутрибольничных инфекций, чем ожидали специалисты. Это означает, что перемещение микроорганизмов от одного пациента к другому было ограниченным и кратковременным. Однако сами гены устойчивости к карбапенемам циркулировали в больницах в течение многих лет.
Устойчивость к карбапенемам возникает, когда одна бактерия принимает соответствующий ген у другой бактерии через горизонтальный перенос. Эти гены, кодирующие расщепляющий антибиотик фермент карбапенемазу, находятся в плазмидах — кольцевые молекулы ДНК, обособленные от хромосом. Сама последовательность гена консервативна, то есть практически остается неизменной, что затрудняет отслеживание переноса. Однако плазмидная ДНК, находящаяся по обе стороны гена устойчивости к карбапенемам, более подвержена изменениям. Это помогло ученым сопоставить ее с определенным географическим положением.
Исследователи обнаружили в плазмидной ДНК дополнительные гены устойчивости к антибиотикам; гены, поддерживающие устойчивость к больничным дезинфицирующим средствам; и другие гены, которые, вероятно, помогают гену карбапенемазы сохраняться и распространяться среди видов даже при отсутствии антибиотиков карбапенемов. Результаты указывают, что эти гены переносятся с бактерии на бактерию, что по-новому связывает инфекции различных пациентов, и объясняют большое разнообразие видов и штаммов CRE.