Исследователи из Института Блаватника при Гарвардской медицинской школе открыли способ изучения развития устойчивости бактерий к антибиотикам. Эта работа не только раскрывает принципы эволюционной биологии, но и предлагает новую стратегию борьбы с кризисом устойчивости к антибиотикам, от которого ежегодно во всём мире умирает около 1,3 миллиона человек. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Ученые разработали способ отслеживания эволюции и распространения устойчивости к антибиотикам у отдельных бактерий путём измерения конкуренции между плазмидами.
Плазмиды — это самовоспроизводящиеся генетические элементы, которые существуют отдельно от хромосом бактерии. Плазмиды эволюционируют независимо, но при этом способствуют эволюции бактерий, в том числе развитию устойчивости к противомикробным соединениям. По сути, они являются основным способом передачи устойчивости от одного вида бактерий к другому.
Ученые предполагали, что конкуренция между плазмидами внутри бактериальных клеток играет ключевую роль в эволюции плазмид, но до сих пор не могли найти этому подтверждения. Первый автор Фернандо Россине, научный сотрудник в области биомедицинской информатики, и его коллеги решили эту задачу, преодолев два препятствия.
Сначала они создали условия, при которых каждая бактериальная клетка содержала равное количество плазмид, которые конкурировали друг с другом. Затем ученые использовали микрофлюидные устройства, чтобы выделить отдельные клетки и лучше изучить влияние внутриклеточной конкуренции плазмид.
Система позволила выявить основные свойства и ограничения, связанные с жизнеспособностью и эволюцией плазмид и бактерий. Эти ограничения могут стать основой для стратегий, препятствующих эволюции плазмид и тем самым ограничивающих их способность вырабатывать устойчивость к антибиотикам. Это может привести к разработке методов лечения опасных для жизни бактериальных инфекций.
«Исследование даёт нам новые инструменты для борьбы с устойчивостью к антибиотикам и её предотвращения за счёт использования внутриклеточной конкуренции между самими мобильными генетическими элементами», — сказал Россине.
С философской точки зрения, добавил он, это исследование проливает свет на то, как эволюция происходит на множестве уровней, иногда противоречащих друг другу, «что крайне важно для понимания сложной структуры жизни».
Источник новости: https://scientificrussia.ru/, фото: https://www.freepik.com/…
