Geny oporności & mikrobiom jelitowy

Ludzki mikrobiom jelitowy składa się z miliardów drobnoustrojów, które razem tworzą niezwykle złożony ekosystem. W ostatnich latach coraz większą uwagę badaczy przyciąga jeden temat: geny oporności na antybiotyki¹.

Oporność na antybiotyki jest obecnie uważana za jedno z największych globalnych wyzwań zdrowotnych naszych czasów².

Czego wiele osób nie wie:

Geny związane z opornością można znaleźć również w ludzkim mikrobiomie jelitowym, nawet u zdrowych osób³.

Całość tych genów związanych z opornością określa się mianem rezistomu.

Czym są geny oporności?

Geny oporności to sekwencje genetyczne, które mogą umożliwiać bakteriom ochronę przed określonymi antybiotykami⁴.

Bakterie mogą nabywać takie geny na różne sposoby:

• W wyniku naturalnej ewolucji
• Poprzez kontakt z innymi bakteriami
• Za pośrednictwem mobilnych elementów genetycznych
• Pod wpływem czynników środowiskowych

Warto szczególnie podkreślić:

Wykrycie genów oporności nie oznacza automatycznie, że występuje infekcja lub że antybiotyki przestaną działać.

Oznacza jedynie, że w ekosystemie mikrobiologicznym występują wzorce genetyczne związane z opornością.

Rezystom: naturalny element mikrobiomu

Badania wykazują, że geny związane z opornością występują naturalnie w społecznościach mikrobiologicznych⁵.

Znajduje się w:

• Ludzkich jelitach
• Glebie
• Wodzie
• Żywności
• Systemach oczyszczania ścieków

Nowoczesne badania metagenomiczne wykazują, że ludzki rezistom jelitowy jest wysoce indywidualny⁶.

Może na niego wpływać:

• Poprzednie kuracje antybiotykowe
• Dieta
• Styl życia
• Czynniki środowiskowe
• Podróże
• Mikrobiologiczna różnorodność

Antybiotyki a rezistom

Antybiotyki należą do najsilniejszych znanych czynników wpływających na mikrobiom jelitowy⁷.

Badania wykazują, że kuracje antybiotykowe mogą zmieniać zarówno różnorodność bakterii, jak i skład rezistomu⁸.

Szczególnie interesujące jest to, że:

Nawet po zakończeniu terapii antybiotykowej geny związane z opornością mogą pozostawać wykrywalne w mikrobiomie przez długi czas⁹.

Czas utrzymywania się takich wzorców znacznie różni się u poszczególnych osób.

Jak rozprzestrzeniają się geny oporności?

Jednym z najbardziej fascynujących obszarów współczesnej mikrobiologii jest tak zwany horyzontalny transfer genów¹⁰.

Bakterie mogą wymieniać między sobą materiał genetyczny, w tym geny związane z opornością.

Dzieje się to, na przykład, poprzez:

• Plazmidy
• Mobilne elementy genetyczne
• Bakteriofagi
• Bezpośredni kontakt komórka-komórka

Właśnie dlatego współczesne badania traktują rezistom nie jako statyczną kolekcję genów, lecz jako dynamiczny element ekosystemów mikrobiologicznych¹¹.

Jak analizuje się geny oporności?

Tradycyjne testy mikrobiomu oparte na metodach 16S badają głównie regiony markerowe bakterii i mogą wykrywać geny związane z opornością zaledwie w niewielkim stopniu, jeśli w ogóle¹².

Nowoczesne sekwencjonowanie shotgunowe pozwala na znacznie szersze analizy.

Analizuje ono całkowite DNA mikrobiomu w próbce. Umożliwia to również badanie wzorców genetycznych związanych z opornością¹³.

W Bactera stosujemy nowoczesną metagenomikę shotgunową w połączeniu z zaawansowaną bioinformatyką.

W ramach naszego podejścia Microbiome 360° analizujemy:

Obszar	Co jest analizowane
Różnorodność bakterii	Różnorodność alfa i stabilność mikrobiomu
Geny oporności	Wzorce genetyczne związane z opornością
Grzyby & drożdże	Składniki mikrobiomu grzybowego
Wirusy & fagi	Składniki wirionomu
Potencjał funkcjonalny	Wzorce metaboliczne drobnoustrojów

Ważne do zrozumienia

Wykrycie genów związanych z opornością nie jest diagnozą medyczną¹⁴.

Nie oznacza to, że:

• Występuje infekcja
• Antybiotyki przestaną działać
• Leczenie jest konieczne

Analizy te służą do naukowego i edukacyjnego interpretowania wzorców mikrobiologicznych i nie zastępują diagnostyki medycznej.

Podsumowanie

Rezystom jest naturalnym i niezwykle dynamicznym elementem ludzkiego mikrobiomu jelitowego.

Współczesne badania intensywnie zgłębiają, jak antybiotyki, dieta, środowisko i interakcje mikrobiologiczne wpływają na wzorce genetyczne związane z opornością.

Dzięki nowoczesnemu sekwencjonowaniu shotgunowemu te niezwykle złożone struktury genetyczne można obecnie analizować znacznie bardziej kompleksowo niż jeszcze kilka lat temu.

Właśnie dlatego badania nad rezistomem stają się jednym z najważniejszych obszarów współczesnej nauki o mikrobiomie. Chcesz dowiedzieć się więcej o własnym mikrobiomie? Sprawdź, jak przebiega badanie flory jelitowej.

Źródła naukowe

1. Murray CJL et al. Global burden of bacterial antimicrobial resistance. The Lancet. 2022.
2. World Health Organization. Antimicrobial resistance global report. 2023.
3. Forslund SK et al. Country-specific antibiotic use practices impact the human gut resistome. Genome Research. 2021.
4. Blair JMA et al. Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nature Reviews Microbiology. 2021.
5. D’Costa VM et al. Antibiotic resistance is ancient. Nature. 2021 update.
6. Ruppe E et al. Prediction of the intestinal resistome by a three-dimensional structure-based method. Nature Microbiology. 2021.
7. Dethlefsen L, Relman DA. Antibiotic perturbations of the human gut microbiota. Cell Host & Microbe. 2021.
8. Palleja A et al. Recovery of gut microbiota of healthy adults following antibiotic exposure. Nature Microbiology. 2021.
9. Anthony WE et al. Acute and persistent effects of commonly used antibiotics on the gut microbiome and resistome. Cell Reports. 2022.
10. Partridge SR et al. Mobile genetic elements associated with antimicrobial resistance. Clinical Microbiology Reviews. 2021.
11. Jian Z et al. Antibiotic resistance genes in bacteria. Journal of Clinical Laboratory Analysis. 2021.
12. Quince C et al. Shotgun metagenomics from sampling to analysis. Nature Biotechnology. 2021.
13. Knight R et al. Best practices for analysing microbiomes. Nature Reviews Microbiology. 2022.
14. Crits-Christoph A et al. Good microbes, bad genes? The dissemination of antimicrobial resistance in the human microbiome. Gut Microbes. 2022.