Tidigare okänd antibiotikaresistens utbredd bland bakterier

– Vi har identifierat nya resistensgener i många miljöer där de hittills har varit oupptäckta. Dessa gener kan utgöra ett tidigare förbisett hot mot mänsklig hälsa, säger Erik Kristiansson, professor vid institutionen för matematiska vetenskaper.

Antibiotikaresistens är enligt världshälsoorganisationen WHO ett av de största hoten mot global hälsa. När bakterier blir resistenta mot antibiotika blir det svårt eller omöjligt att behandla sjukdomar som exempelvis lunginflammation, sårinfektioner, tuberkulos och urinvägsinfektioner. Enligt FN:s samordningsgrupp mot antimikrobiell resistens (IACG) dör varje år 700 000 människor i infektioner orsakade av antibiotikaresistenta bakterier.

Letar resistens i nya miljöer

De gener som gör bakterier resistenta har studerats under lång tid, men studierna har traditionellt fokuserat på att identifiera och kartlägga de resistensgener som redan är vanligt förekommande i sjukdomsalstrande bakterier. I den nya studien från Chalmers och Göteborgs universitet har forskarna i stället analyserat stora mängder DNA-sekvenser från bakterier för att kartlägga nya former av resistensgener, och för att få en förståelse för hur vanligt förekommande dessa är. De har spårat generna i tusentals olika bakterieprover från olika miljöer, som i och på människor, i jorden och från reningsverk. Totalt analyserade studien 630 miljarder DNA-sekvenser. 

− Datan kräver mycket bearbetning innan man kan hämta information ur den. Vi har använt metodiken metagenomik, som gör det möjligt att analysera enorma mängder data, säger Juan Inda Díaz, doktorand på institutionen för matematiska vetenskaper och artikelns försteförfattare.

Studien visade att de nya resistensgenerna mot antibiotika finns hos bakterier i nästan alla miljöer. Detta innefattar även våra mikrobiom – generna hos de bakterier som finns i och på människor – och, mer alarmerande, även sjukdomsalstrande bakterier, vilket kan leda till ännu fler svårbehandlade infektioner. Forskarna såg att resistensgener hos bakterier som lever på och i människor och miljön var tio gånger fler än de som hittills varit kända. Och av de resistensgener som fanns hos bakterier i människans mikrobiom var 75 procent inte alls kända sedan tidigare.

Forskarna betonar behovet av ytterligare kunskap om problemet med antibiotikaresistens.

– Före studien fanns ingen kunskap alls om dessa nya resistensgeners förekomst. Antibiotikaresistens är ett komplicerat problem, och vår studie visar att vi behöver fördjupa förståelsen för hur bakterier utvecklar resistens och vilka resistensgener som kan utgöra ett hot i framtiden, säger Erik Kristiansson.

Kan förhindra bakterieutbrott i sjukvården

Forskargruppen arbetar nu med att integrera den nya informationen i ett internationellt forskningsprogram för övervakning av antibiotikaresistens i miljön (Embark). Projektet koordineras av Johan Bengtsson-Palme, forskarassistent på institutionen för life sciences på Chalmers, och syftar till att ta prover från bland annat avloppsvatten, jord och djur för att få en bild av hur antibiotikaresistens sprids mellan människor och miljön.

– Det är av yttersta vikt att nya former av resistensgener tas i beaktande vid riskbedömningar kring antibiotikaresistens. Med de tekniker vi har utvecklat gör vi det möjligt att följa dessa nya resistensgener i miljön och förhoppningsvis kan vi upptäcka dem i sjukdomsalstrande bakterier innan de hinner ställa till med utbrott i sjukvården, säger Johan Bengtsson-Palme.

Mer om studien

Forskarna använde sig av DNA från två offentliga databaser. Den ena, ResFinder, innehåller ett par tusen tidigare kända gener för antibiotikaresistens hos bakterier. Dessa har forskarna utökat med en stor mängd nya resistensgener som de har hittat genom analys av bakterie-DNA. Sammantaget uppgår de kända och nya resistensgenerna till 20 000 gener.

Den andra databasen, MGnify, innehåller stora mängder bakterie-DNA från olika källor som exempelvis bakterier som lever på och i människor, i reningsverk, från jord och vatten. Dessa analyserades för att undersöka hur vanligt förekommande de olika resistensgenerna var i bakteriernas DNA. Totalt analyserade studien 630 miljarder DNA-sekvenser och resultatet visade att de nya resistensgenerna finns i nästan alla miljöer. Före studien fanns ingen kunskap alls om dessa nya resistensgeners förekomst.

Metoden som forskarna använde kallas för metagenomik, och är inte ny, men har hittills inte använts för att analysera förbisedda resistensgener i så stora mängder.­ Metagenomik är en metod för att studera metagenom, vilket är den samlade genuppsättningen hos alla olika organismer i ett visst prov eller inom en vis­­s miljö. Med hjälp av metoden går det att studera även mikroorganismer som inte kan odlas i ett labb.

Studien Latent antibiotic resistance genes are abundant, diverse, and mobile in human, animal, and environmental microbiomes har publicerats i tidskiften Microbiome.

Studien har utförts av Juan Salvador Inda-Díaz, David Lund, Marcos Parras-Moltó, Anna Johnning, Johan Bengtsson-Palme och Erik Kristiansson. Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, Göteborgs universitet och Fraunhofer-Chalmers Centre