Nya mekanismer bakom antibiotikaresistens

Två nya, hittills okända mekanismer i bakterier kan bidra till utvecklingen av antibiotikaresistens. Genom att förändra antalet kopior av resistensgener i bakterierna ökar resistensen och det kan ske mycket snabbt. Det finns en tredje redan känd liknande mekanism och enligt en ny studie från Uppsala universitet som publiceras i Nature Communications, kan de tre ske helt oberoende av varandra, och dessutom i samma bakteriecell.

Peer-review/Experimental study/Cells and animals

Forskarna studerade heteroresistens, ett fenomen där majoriteten av bakterierna i en population är känsliga mot antibiotika men där en mycket liten delpopulation av bakterier uppvisar ökad antibiotikaresistens. Oftast rör det sig om en mycket liten mängd resistenta bakterier (cirka 1 av 100 000 bakterier) som kan fortsätta växa trots behandling med antibiotikan. Heteroresistens är ett vanligt fenomen. Eftersom den är svårbehandlad och riskerar att snabba på utvecklingen av antibiotikaresistenta bakterier, är det ett allt större problem när det gäller antibiotikabehandling av patienter.

- Det har hittills varit helt okänt att de här mekanismerna kan bidra till heteroresistens. I vår studie kan man sa att de under en pågående antibiotikabehandling kan snabba på selektionen och tillväxten av resistenta bakterier. Den här studien är delvis gjord på djur, vilket gör den mer relevant när det gäller att förstå de här processerna hos människor, säger Helen Wang, studiens huvudförfattare.

Bakterier kan sprida resistensgener mellan varandra med hjälp av så kallade plasmider. Det är friliggande små dna-ringar där bakterier förvarar en del av sina gener utanför kromosomen. I den nya studien visar forskarna att det förutom den redan kända mekanismen finns två nya som också involverar plasmider och där antalet plasmidkopior ökar upp till 90 ggr. Enligt studien kan de tre mekanismerna verka i samma bakteriecell.

- Heteroresistens som innebär ökat antal genkopior av resistensgener är mycket mer komplex än vad man tidigare trott. Bakterier kan faktiskt använda tre olika mekanismer, som alla kan förekomma parallellt i samma bakterie, för att tillfälligt öka antalet kopior av resistensgener och därigenom generera antibiotikaresistens. säger Hervé Nicoloff, studiens försteförfattare.

- Alla de här tre mekanismerna är instabila och kan snabbt återgå till känslighet i frånvaro av antibiotika. Det gör det svårare att upptäcka de resistenta bakterierna vid en undersökning, i och med att de försvinner så snabbt. Med det vi nu vet är det viktigt att kunna utveckla bättre diagnostikmetoder som kan fånga upp ökad antibiotikaresistens, säger Helen Wang.

Artikeln: Nicoloff, H., Hjort, K., Andersson, D.I. et al. Three concurrent mechanisms generate gene copy number variation and transient antibiotic heteroresistance. Nat Commun 15, 3981 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48233-0

Kontaktinformation:

Hervé Nicoloff, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet, e-post: herve.nicoloff@imbim.uu.se, (engelska)

Helen Wang, universitetslektor och docent vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet, e-post: helen.wang@imbim.uu.se (svenska, engelska)