Gény rezistencie a mikrobiom čriev

Ľudský mikrobiom čriev pozostáva z miliárd mikroorganizmov, ktoré spolu tvoria vysoko komplexný ekosystém. V posledných rokoch sa jedna téma čoraz viac dostáva do centra výskumu: gény rezistencie na antibiotiká¹.

Rezistencia na antibiotiká je dnes považovaná za jednu z najväčších globálnych zdravotných výziev našej doby².

Čo mnohí nevedia:

Gény spojené s rezistenciou sa môžu nachádzať aj v Ľudskom mikrobiome čriev, dokonca aj u zdravých ľudí³.

Celok týchto s rezistenciou spojených génov sa nazýva rezistom.

Čo sú gény rezistencie?

Gény rezistencie sú genetické sekvencie, ktoré môžu umožniť baktériám chrániť sa pred určitými antibiotikami⁴.

Baktérie môžu takéto gény získať rôznymi spôsobmi:

• Prirodzenou evolúci
• Kontakt s inými baktériami
• Mobilné genetické prvky
• Vplyvy prostredia

Zásadno dôležité:

Nájdenie génov rezistencie automaticky neznamená, že existuje infekcia alebo že antibiotiká už nebudú fungovať.

Znamená to, že v mikrobiálnom ekosystéme sú prítomné genetické vzorce spojené s rezistenciou.

Rezistom: prirodzená časť mikrobiomu

Výskum ukazuje, že gény spojené s rezistenciou sa prirodzene vyskytujú v mikrobiálnych spoločenstvách⁵.

Nachádzajú sa v:

• Ľudských črevíkoch
• Pôde
• Vode
• Potrave
• Systémoch úpravnej vody

Moderné metagénomické štúdie ukazujú, že rezistom v Ľudských črevíkoch je vysoko individuálny⁶.

Môže byť ovplyvnený:

• Predchádzajúcimi liečeniami antibiotikami
• Stravou
• Životným štýlom
• Faktorami prostredia
• Cestovaním
• Mikrobiálnou rozmanitosťou

Antibiotiká a rezistom

Antibiotiká patria medzi najsilnejšie známe faktory ovplyvňujúce mikrobiom čriev⁷.

Štúdie ukazujú, že liečba antibiotikami môže meniť tanto rozmanitosť baktérií, ako aj zloženie rezistomu⁸.

Zásadno zaujímavé:

Aj po skončení liečby antibiotikami môžu gény spojené s rezistenciou zostať v mikrobiome pre dlhé obdobia detekovateľné⁹.

Doba, po akú dobu takéto vzorce trvajú, sa medzi jednotlivcami výrazne líši.

Ako sa šíria gény rezistencie?

Jedným z naj fascinujúcejších oblastí modernej mikrobiológie je takzvaný horizontálny prenos génov¹⁰.

Baktérie si môžu vzájomne vymenuť genetický materiál, vrátane génov spojených s rezistenciou.

Deje sa to napríklad prostredníctvom:

• Plazmídov
• Mobilných genetických prvkov
• Bakteriofágov
• Priameho kontaktu bunka k bunke

Presne preto moderný výskum nevidí rezistom ako statickú kolekciu génov, ale ako dynamickú súčasť mikrobiálnych ekosystémov¹¹.

Ako sa analyzujú gény rezistencie?

Tradičné testy mikrobiomu založené na metodách 16S primárne skúmajú bakteriálne markérne oblasti a môžu rezistenciou spojené gény detekovať, ak vôbec¹².

Moderné shotgun sekvenovanie idevači oveľa ďalej.

Analyzuje celkový mikrobiálny DNA v vzorku. To umožňuje skúmať aj rezistenciou spojené genetické vzorce¹³.

V spoločnosti Bactera používame modernú shotgun metagénomiku v kombinácii s vedeckou bioinformatikou.

V rámci nášho prístupu Microbiome 360° analyzujeme:

Oblast	Čo sa analyzuje
Bakteriálna rozmanitosť	Alfa rozmanitosť a mikrobiálna stabilita
Gény rezistencie	Rezidenciou spojené genetické vzorce
Huby a kvasinky	Složky mykobiomu
Virúse a fágové	Složky viromu
Funkčné potenciály	Mikrobiálne metabolické vzorce

Dôležité si uvedomiť

Nájdenie rezistenciou spojených génov nie je lekárska diagnóza¹⁴.

Neznamená to, že:

• Existuje infekcia
• Antibiotiká už nebudú fungovať
• Je potrebná liečba

Tieto analýzy sú určené na vedeckú a vzdelávaciu interpretáciu mikrobiálnych vzorov a nenahrádzajú lekársku diagnostiku.

Záver

Rezistom je prirodzená a vysoko dynamická súčasť Ľudského mikrobiomu čriev.

Moderný výskum intenzívne skúma, ako ovplyvňujú antibiotiká, strava, prostredie a mikrobiálne interakcie rezistenciou spojené genetické vzorce.

Vďaka modernému shotgun sekvenovanju sa tieto vysoko komplexné genetické štruktúry teraz dajú analyzovať oveľa komplexnejšie než pred len pár rokmi.

Presne preto sa výskum rezistomu stáva jednou z najdôležitejších oblastí modernej vedy o mikrobiome. Zaujíma vás váš vlastný mikrobiálny ekosystém? Zistite, ako funguje analýza vašej črevnej flóry.

Vedecké referencie

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.