Nya resistensgener mot antibiotika och deras spridning i miljön

Forskningsprojekt, 2020 – 2023

Antalet infektioner orsakade av bakterier motståndskraftiga mot antibiotika stiger kraftigt. Ökningen sker över hela jorden och om inga motåtgärder införs kan dagens antibiotika förlora mycket av sin kraft. Då skulle många vanliga ingrepp, såsom vanliga operationer, cancerbehandling och behandling av bakterieinfektioner, bli mycket svåra att genomföra. Världshälsoorganisationen anser därför att hotet från motståndskraftiga bakterier är en av de största framtida hälsoriskerna. Bakterier blir motståndskraftiga genom ändringar i sitt DNA. Ofta sker detta genom att bakterien tar upp så kallade resistensgener som sätts in i arvsanlaget. Med hjälp av en eller flera resistensgener kan bakterien skydda sig och därför tåla mycket höga nivåer av antibiotika, vilket gör de svårbehandlade. Resistensgener kan överföras mellan bakterier och motståndskraften kan därför spridas snabbt.

Idag upptäcker vi ständigt nya resistensgener på sjukhusen. Ofta sker upptäckten först efter genen har överförts till en sjukdomsalstrande bakterie och spridits över världen. Forskningsstudier har visat att många resistensgener kommer från helt ofarliga bakterier som lever i miljön eller på människokroppen. Det pågår, med andra ord, ett flöde av resistensgener, från miljön till sjukdomsalstrande bakterier vilket ger till en konstant ökad motståndskraft mot antibiotika. Detta genflöde måste stoppas om vi vill att nuvarande och framtida antibiotika inte ska bli helt verkningslösa. Vi vet, dock, nästa inget om vilka resistensgener som finns i miljön, och av dessa, vilka som kan överföras till sjukdomsalstrande bakterier. Vi vet heller inte var risken för överföring är som störst.

I detta forskningsprojektet kommer vi att täppa till den här kunskapsluckan genom att leta och kartlägga nya former av resistensgener som tidigare inte har upptäckts. Vi kommer basera vårt projekt på analys av DNAsekvenser och utveckla nya datormetoder för att hitta mönster från nya resistensgener. Eftersom vi inte vet exakt hur de nya resistensgenerna ser ut, tar vi hjälp av kända resistensgener och letar efter mönster som liknar dessa. Metoden måste dock ha möjlighet att bortse från gener som liknar resistensgener men inte ger bakterier ökad motståndskraft.

Vi kommer därför att anpassa (’träna’) metoden på redan hittade resistensgener och på så sätt maximera dess prestanda. Vi kommer inom projektet att leta efter nya resistensgener i stora mängder DNA-sekvenser. Vi kommer dels att använda DNA från alla former av bakterier tillgängliga i öppna databaser. Men många bakterier går inte att studera individuellt eftersom de växer dåligt i laboratorier så vi kommer även att analysera DNA från komplexa blandningar av bakterier från miljön och människokroppen. Nya resistensgener som vi hittar kommer att testas genom att återskapa dem som DNA-molekyler som sedan sätts in i bakterier. Om detta leder till motståndskraft vet vi att den nya genen fungerar.

Det är mycket troligt att framtidens resistensgener finns i miljöbakterier. För att skapa en bild över vilka resistensgener som kan komma att påträffas i sjukdomsalstrande bakterier i framtiden så kommer vi att analysera varje gens risk för att bli ett framtida hot. Vi kommer dels att bedöma vilka av de nya resistensgenerna som har potential att överföras mellan bakterier. Vi kommer även analysera vilka av generna som fungerar i sjukdomsalstrande bakterier. För att en resistensgen ska kunna överföras mellan två bakterier behöver dessa mötas fysiskt. Genom att undersöka i vilka sammanhang nya resistensgener och sjukdomsalstrande bakterier förekommer tillsammans kan vi få en bild över vilka miljöer som utgör störst risk för överföring av nya resistensgener.

Antalet bakterier motståndskraftiga mot antibiotika blir hela tiden fler och fler. I detta forskningsprojektet kommer vi att undersöka en viktig del av orsaken, dvs varifrån de resistensgener de bär på kommer. Resultaten från projektet kommer därför att öka vår kunskap om bakterier, överföring av resistensgener och hur motståndskraft mot antibiotika uppkommer. Projektet kommer även att bidra till att förbättra vårt arbete mot motståndskraftiga bakterier. Genom att ha kunskap om nya resistensgenerna innan de överförs till sjukdomsalstrande bakterier kan de upptäckas i ett tidigt stadium och deras spridning kan minimeras. Genom mer information om var och när överföringarna är det även möjligt att sätta in motåtgärder och därigenom minska bakteriernas möjlighet att bli motståndskraftiga.