Ellenálló - Resistome
Az ellenállást két hasonló, mégis különálló fogalom leírására használták:
- Az összes antibiotikum-rezisztencia gén patogén és nem patogén baktériumok közösségében egyaránt .
- Egy szervezet összes rezisztenciagénje, hogyan öröklődik, és hogyan változik transzkripciós szintjük, hogy megvédjék azokat a kórokozókat, mint a vírusok és baktériumok.
Felfedezés és aktuális adatok
A rezisztómát először az antibiotikumok hatékonyságát megakadályozó baktériumok rezisztencia képességeinek leírására használták. Bár az antibiotikumok és a hozzájuk tartozó antibiotikumokkal szemben rezisztens gének természetes élőhelyekről származnak, a következő generációs szekvenálás előtt az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia legtöbb vizsgálatát a laboratóriumra korlátozták. A teljes genom és a metagenomikus következő generációs szekvenálási technikák fokozott rendelkezésre állása az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok jelentős tározóit tárta fel a klinikai körülmények között. A talaj metagenómáinak ismételt vizsgálata feltárta, hogy városi, mezőgazdasági és erdei környezetben a spóraképző talajbaktériumok rezisztenciát mutattak a legtöbb fő antibiotikummal szemben, függetlenül azok eredetétől. Ebben a tanulmányban csaknem 200 különböző rezisztenciaprofilt figyeltek meg a szekvenált baktériumok között, ami a tesztelt antibiotikumokra adott változatos és robusztus választ jelzi, tekintet nélkül bakteriális céljukra vagy természetes vagy szintetikus eredetükre. Antibiotikum-rezisztens baktériumokat metagenomikus felmérések során figyeltek meg nem klinikai környezetben, például vízkezelő létesítményekben és emberi mikrobiomákban, például a szájban. Ma már tudjuk, hogy az antibiotikum-rezisztoma a Föld minden környezeti résében létezik, és az ősi örökfagyból származó szekvenciák azt mutatják, hogy az antibiotikum-rezisztencia évezredek óta létezik az ember által szintetizált antibiotikumok bevezetése előtt.
Az átfogó antibiotikum-kutatási adatbázist (CARD) azért hozták létre, hogy ebből a gyorsan elérhető baktériumok genomikai adataiból összeállítsák a rezisztencia gének adatbázisát. A CARD a szekvenciaadatok és a rezisztencia gének azonosításának összeállítása nem jegyzett genomszekvenciákban. Az adatbázis "olyan bioinformatikai eszközöket tartalmaz, amelyek lehetővé teszik az antibiotikum-rezisztencia gének azonosítását a teljes vagy részleges genomszekvencia-adatokból, beleértve a nem jegyzett nyers szekvencia-összeállítási következményeket ". Ez egy olyan erőforrás, amelynek célja az ellenállás jobb megértése, és összekapcsolja az egészségügyi, a környezetvédelmi , mezőgazdasági adatkészletek.
Emberi kórokozók
A környezeti rezisztom körüli fő kérdés: Hogyan szerezhetik a kórokozó baktériumok az antibiotikum-rezisztencia géneket a környezetből (és fordítva)? Ennek megválaszolásához figyelembe kell vennünk a horizontális géntranszfer (HGT) mechanizmusait, valamint a környezeti baktériumok és az emberi kórokozók közötti érintkezés különféle lehetőségeit.
A talaj antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumközösségeiben rezisztenciát közvetítő géneket találtak a mobil genetikai elemeken. Hasonlóképpen, egy víztisztító telep rezisztómájának elemzésénél a plazmidok és más fehérjét kódoló mobil genetikai elemek a szűrés minden szintjén jelen voltak, és ezek a mobil elemek génekben rejlenek a rezisztencia szempontjából. Ezeket a talaj- és vízalapú rezisztens közösségeket tározóknak nevezik, amelyekből a rezisztencia átterjedhet a kórokozó baktériumokra. A metagenomikus szekvenálás és a rövid olvasáson alapuló összeállítás feltárta az antibiotikum-rezisztencia gének cseréjét a nem patogén környezeti talajbaktériumok és a klinikai kórokozók között. A részek a talajbaktériumok tökéletesen egyezik a személyazonosságát számos különböző emberi kórokozók és tartalmaz rezisztencia kazetták ellen öt csoportba tartozó antibiotikumok esetében . Ezek az ellenállási kazetták olyan szekvenciákat is tartalmaznak, amelyek tükrözik a közelmúltbeli horizontális géntranszfert, és biztosítják az átadás mechanizmusát. Ezek az antibiotikum-rezisztens gének akkor is megőrzik funkcionalitásukat, ha teljes mértékben eltávolításra kerülnek eredeti gazdájuk környezetéből, hangsúlyozva, hogy kompatibilisek a gazdaszervezetek széles körével, beleértve a kórokozókat is. Érdekes módon a rezisztencia gén azonosságának magas megőrzését az emberi bél mikrobiomjában is megfigyelték. Noha az emberi bél mikrobiota és a rezisztens kórokozók közötti átlagos aminosav-hasonlóság csak 30,2–45,5% körül volt, rezisztenciagénjeik tökéletesen megegyeztek a kórokozó baktériumokéval, ami arra utal, hogy az emberi gyomor-bél traktus, a talaj és a klinikai kórokozók rezisztómái összefüggenek. Meg kell azonban jegyezni, hogy a transzmisszió kockázatát nem lehet egyszerűen extrapolálni a populációban található rezisztomgének bőségéből, és a kockázatelemzések sokoldalú megközelítését fontolóra kell venni a felmerülő kockázatok teljes megértése érdekében. Például megfigyelték, hogy az antibiotikumokkal szemben rezisztens gének mobilitása attól függ, hogy a populáció kórokozó-e vagy sem, a patogén közösségekben sokkal nagyobb arányú a mobil genetikai elem.
Amikor az antibiotikum-rezisztencia jelen van a környezetben, fontos figyelembe venni, hogy az emberi kórokozók hogyan lépnek kölcsönhatásba vagy épülnek be ezekbe a környezetekbe, és hogyan cserélődnek ott az antibiotikum-rezisztencia. Például a szájbaktériumok az emésztőrendszeren és a vérrendszeren keresztül eljuthatnak a test más részeibe, és a nyálunk könnyen átadja a baktériumokat más embereknek, így az orális mikrobiómában lévő antibiotikum-rezisztens baktériumoknak számos módja van arra, hogy rezisztenciagénjeiket könnyen átvigyék más , potenciálisan patogén baktériumközösségek. Ezenkívül megfigyelték, hogy a talaj és a patogén rezisztómák nem különböznek egymástól, ezért elengedhetetlen, hogy megértsük a vízi és más környezetek környezeti rezisztenciáját, nagy valószínűséggel az emberi kórokozó kölcsönhatásában. A hiper-antibiotikumokkal szemben rezisztens Pseudomonas aeruginosa környezeti stressz kulcsa az ellenállás kifejeződésének kulcsa; a rezisztens génexpresszió belső, megszerzett és adaptív formái különböző környezeti nyomás alatt fordulnak elő, és jelentős kihívásokhoz vezetnek a hatékony kezelések kifejlesztésében a válaszként.
Mostanában minden eddiginél elengedhetetlen annak megértése, hogy az emberek hogyan hoznak létre további pozitív szelektív nyomást az antibiotikum-rezisztencia ellen nem klinikai környezetben. Az antibiotikum-rezisztencia növekedése súlyosan csökkentette az antibiotikum-gyógyszerek hatékonyságát, komoly aggodalomra ad okot a gyógyszerfejlesztés és a közegészség fenntartása terén. Az ember által gyártott antibiotikumok nem az egyedüli antibiotikum-rezisztens nyomásforrások a vadonban, mivel az antibiotikumok különböző koncentrációban vannak jelen, és védelmi és jelátviteli mechanizmusként is működnek, és természetesen kiválasztják az antibiotikum-rezisztenciát a környezetben. Emiatt a természetes antibiotikumok és a vadonban természetesen felmerülő antibiotikum-rezisztencia mintáinak tanulmányozása segíthet megjósolni és reagálni az antibiotikum-rezisztenciára a klinikai körülmények között. A metagenomikus szekvencia adatok elemzése hasznos eszköz annak megértéséhez, hogy az emberi hatás hogyan befolyásolja a rezisztencia gének terjedését. A magas szintű ember által előállított antibiotikumok környezetbe történő bevezetésének hatása az antibiotikum-rezisztencia elősegítése természetes antibiotikum-termelés hiányában is. A másodlagos stressz körülmények, mint például a nehézfémek szennyezése, magasabb HGT-t okoznak stresszválaszként, ami valószínűleg hozzájárul az antibiotikumokkal szemben rezisztens gének terjesztéséhez is. Emellett az emberi populációk gyors növekedése megfelelő szennyvízkezelés nélkül nagyobb esélyt ad az emberi kórokozóknak arra, hogy kapcsolatba kerüljenek a környezeti ellenállást hordozó baktériumokkal, ezért fontos, hogy a szennyvíztisztítást HGT forrásaként kezeljük.
Fertőzési ellenállás
A rezisztom a fertőzésekkel szembeni ellenállásra használt örökletes génkészletre is utal. Ezt a fogalmat veleszületett immunitásnak is nevezik , és a rezisztómán belüli rezisztenciagének különböző funkciókat biztosítanak az immunválaszhoz, és eltérő módon íródnak át. Érdekes, hogy az Arabidopsis thaliana egyik vizsgálatában a kromoszómán a baktériumok és a vírusok elleni rezisztencia érdekében aktivált régiók csoportosulnak, valószínűleg azt jelentik, hogy együtt szabályozottak.
A csíravonal különböző mutációinak összehasonlítása felhasználható az ellenállás méretének és helyzetének meghatározásához, ez a génkészlet örökletes immunválaszt eredményez. A mutáció miatt az „univerzális rezzóma”, az összes egér között megosztott rezisztencia-génkészlet, hasonlóan a pán-mikrobiom fogalmához, valószínűleg rendkívül kicsi.