Studieren Drogenresistenz in Boden Bakterien können helfen, Superbakterien zu besiegen

Eine neue Studie legt nahe, dass Anhaltspunkte für die Überwindung der Resistenz von Medikamenten in Superbugs darin liegen könnten, zu verstehen, warum Bodenbakterien, obwohl sie viele resistente Gene haben, nur widerwillig diese zu teilen scheinen.

Die Fähigkeit von Bakterien, Gene auszutauschen, ist bekanntlich eine wichtige treibende Kraft beim Aufkommen von Superbugs - Mikroben, die zunehmend resistent gegen Medikamente werden, die sie abtöten. Der Anstieg von Superbugs stellt eine ernsthafte Bedrohung für die globale öffentliche Gesundheit dar. Die Weltgesundheitsorganisation hat kürzlich gewarnt, dass häufige Infektionen zu Mördern werden können, wenn wir nicht jetzt handeln.

Laut einem aktuellen Bedrohungsbericht der Zentren für Krankheitskontrolle und -prävention infizieren sich jährlich etwa 2 Millionen Amerikaner mit arzneimittelresistenten Bakterien, und mindestens 23.000 sterben an solchen Infektionen. Viele weitere sterben an anderen Zuständen, die wegen einer medikamentenresistenten Infektion kompliziert wurden.

Antibiotikaresistenzen verursachen heute in den USA jährlich 20 Milliarden US-Dollar an Gesundheitskosten und 8 Millionen zusätzliche Krankenhausbehandlungstage.

Bodenbakterien haben eine große Auswahl an Antibiotika-resistenten Genen

Es ist daher besorgniserregend zu entdecken, dass Bakterien, die natürlicherweise in der Erde leben, eine große Arsenal von Genen haben, um Antibiotika zu bekämpfen. Aber eine neue Studie von der Washington University School of Medicine (WUSTL) in St. Louis, MO geführt und in der Zeitschrift veröffentlicht Natur, zeigt, dass diese große Waffenkammer nicht bereit ist, zur Antibiotikaresistenz in infektiösen Bakterien beizutragen.

Seniorautor Gautam Dantas, Assistenzprofessor für Pathologie und Immunologie an der WUSTL, hofft, durch die Untersuchung des überraschenden Mangels an arzneimittelresistenten Genen in Bodenbakterien Wege zu finden, das Gen-Sharing in infektiösen Bakterien zu reduzieren und, wie er erklärt:

"Bodenbakterien haben Strategien zur Bekämpfung von Antibiotika, von denen wir gerade erst anfangen zu lernen. Wir müssen sicherstellen, dass die Gene, die diese Strategien möglich machen, nicht mit infektiösen Bakterien geteilt werden, weil sie das Problem von arzneimittelresistenten Infektionen machen könnten viel schlimmer."

Die Mehrzahl der heute zur Bekämpfung von Infektionen eingesetzten Medikamente stammen von Bodenmikroben. Zum Beispiel stammt Penicillin, das erste erfolgreiche Antibiotikum, aus dem Bodenpilz Penicillium.

Leider hat die weitverbreitete Verwendung von Penicillin und anderen antimikrobiellen Wirkstoffen Bakterien dazu gebracht, Wege zu finden, ihnen zu widerstehen.

Resistenzgene in Bodenbakterien "stehen nicht bereit" für den Austausch mit Krankheitserregern

Wissenschaftler, die Antibiotikaresistenz in bakterieller DNA untersuchen, haben Muster genetischen Codes identifiziert, die es den Mikroben ermöglichen, Resistenzgene zu teilen. Wenn ein Gen in der Nähe dieser "Mobilitätselemente" sitzt, wird es leicht mit anderen Bakterien geteilt.

Prof. Dantas und seine Kollegen analysierten die DNA von Bakterien, die in 18 Bodenproben von Acker- und Grünlandstandorten in Minnesota und Michigan gefunden wurden.

Mit Hilfe einer Technik, an deren Entwicklung sie mitgewirkt haben, identifizierten sie etwa 3.000 Antibiotika-Resistenzgene in den Bodenbakterien. Sie befanden sich jedoch nicht in der Nähe von Mobilitätselementen in der DNA der Bakterien.

Sie fanden auch heraus, dass einzelne Arzneimittelresistenzgene eng mit bestimmten Bakterien verbunden waren, was darauf hindeutet, dass sie nicht ohne weiteres zwischen den Arten geteilt wurden.

"Wir vermuten, dass einer der Hauptfaktoren für die gemeinsame Nutzung von Antibiotikaresistenzgenen die Exposition gegenüber neuen Antibiotika ist", erklärt Prof. Dantas. "Da Bodenbakterien viele tausend Jahre brauchen, um neue Antibiotika zu entwickeln, begegnen die Bakterien in dieser Gemeinschaft diesen Bedrohungen nicht annähernd so oft wie krankheitserregende Bakterien, die wir regelmäßig mit verschiedenen Antibiotika behandeln."

Er sagt, sie waren froh zu entdecken, dass Antibiotikaresistenzgene von Bodenbakterien nicht in der Lage sind, plötzlich in infektiöse Bakterien zu springen. Aber er warnt, dass wir alles tun müssen, was wir können - von der Art und Weise, wie wir Infektionen behandeln bis hin zur Art, wie wir Umgebungen managen, in denen Bakterien leben -, um die Chancen zu unseren Gunsten zu halten.

Die Mittel für die Studie stammten von einer Reihe von Organisationen, darunter die National Institutes of Health, das Children's Discovery Institute, das International Centre for Advanced Renewable Energy and Sustainability der Washington University und die Keck Futures Initiatives der National Academies.

Inzwischen, Medizinische Nachrichten heute kürzlich gelernt, wie neue Wirkstoffe Antibiotika gegen Superbakterien revitalisieren können. Eine Studie veröffentlicht in der Zeitschrift der American Chemical Society zeigten, dass es möglich sein könnte, Superbugs mit konventionellen Antibiotika zu bekämpfen, indem die Medikamente mit einer neuen Klasse metallbasierter Mittel namens Metallopolymeren kombiniert werden, die ihre Wirksamkeit revitalisieren.

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