Всемирная организация здравоохранения классифицирует устойчивость к противомикробным препаратам как одну из самых серьезных угроз для глобального здоровья сегодня. В настоящее время 700 000 смертей в год во всем мире, 25 000 из которых в ЕС и 23 000 в США связаны с устойчивостью к противомикробным препаратам.
По прогнозам, к 2050 году эти цифры вырастут до 10 миллионов смертей в год, если ничего не будет сделано для решения этой проблемы. Точно так же рак является причиной 8,2 миллиона смертей в год во всем мире, при этом устойчивость к химиотерапии является серьезным ограничением для лечения.Предыдущие исследования связывали высокое генетическое разнообразие бактериальных инфекций или рака с плохими результатами для пациентов, получавших противомикробные или химиотерапевтические препараты. Исследователи в этом исследовании использовали почкующиеся дрожжи, создав популяции клеток с более чем 10 миллионами различных рандомизированных геномов, чтобы изучить, как генетическое разнообразие влияет на устойчивость.
Они развили их, чтобы вырастить противомикробные препараты в течение 4 недель, а затем изучили чувствительные и устойчивые дрожжевые клетки.Доктор Игнасио Васкес-Гарсиа, первый автор из Института Сэнгера Wellcome Trust и Кембриджского университета, сказал: «Мы обнаружили, что степень разнообразия в популяции клеток, известная как клональная гетерогенность, играет важную роль в приобретении устойчивость к противомикробным препаратам.
Секвенируя геномы чувствительных и устойчивых клеток, мы показали, что некоторые клетки были предварительно адаптированы или примированы, в то время как другие клетки приобрели новые мутации, чтобы обрести устойчивость ».К тому времени, скрестив эволюционировавшие штаммы, исследователи смогли изучить сложные эволюционные процессы, связанные с развитием устойчивости. Они смогли увидеть не только то, какие мутации вызвали резистентность — так называемые драйверные мутации, — но также и то, как фоновые мутации повлияли на них.
Они обнаружили два типа мутаций драйверов. Клеткам со слабыми мутациями-драйверами необходимы другие фоновые мутации, чтобы хорошо расти в антимикробных препаратах, однако клетки с сильными мутациями-драйверами развивают устойчивость к лекарствам независимо от генетического фона.Профессор Джанни Лити, старший автор статьи из Института исследований рака и старения, Ницца, сказал: «Мы смогли изучить эволюцию во времени, комбинируя последовательности генома популяций клеток и отслеживая характеристики роста дрожжей.
Мы обнаружили, что генетический фон оказал большое влияние на то, будут ли более слабые мутации вызывать устойчивость к лекарствам, и в этих случаях многие различные клетки адаптировались волнообразно. Однако при любом генетическом фоне клетки с сильными мутациями-драйверами могут «перепрыгнуть через дорогу». «и превзойти другие клетки, растущие в наркотиках».Профессор Вилле Мустонен, старший автор из Университета Хельсинки и ранее работавший в Институте Сэнгера Wellcome Trust, сказал: «Наше исследование помогает понять эволюцию лекарственной устойчивости и имеет значение не только для дрожжей, но также и для бактерий и рака. необходимо исследование, мы собираем доказательства, чтобы показать, что генетическое разнообразие бактериальной инфекции или опухоли, подлежащей лечению, может заложить основу для устойчивости к терапии и повлиять на скорость развития устойчивости ».