Una rappresentazione 3D del microbioma intestinale umano in cui risiedono CPE e diversi batteri. Credito:A*STAR's Genome Institute di Singapore
Gli scienziati del Genome Institute di Singapore (GIS) di A*STAR hanno scoperto come le Enterobacteriaceae (CPE) produttori di carbapenemasi, un batterio multiresistente, si nascondono tra le comunità batteriche intestinali in portatori umani asintomatici. Lo studio è stato pubblicato su Nature Microbiology .
La colonizzazione a lungo termine del microbioma intestinale da parte di CPE, una famiglia di batteri resistenti alla maggior parte degli antibiotici, è un'area di crescente preoccupazione per la salute pubblica in quanto può portare alla trasmissione nella comunità e infezioni da CPE pericolose per la vita. Gli individui possono sperimentare la colonizzazione dei batteri CPE (ad es. E. coli o K. pneumoniae) attraverso il contatto con superfici contaminate o il consumo di alimenti contaminati; anche il consumo prolungato di antibiotici può essere un fattore di rischio per la colonizzazione. Alcuni individui possono sviluppare infezioni da CPE e il trattamento spesso prevede l'uso di diversi antibiotici di "ultima risorsa". In alcuni casi gravi, i fallimenti del trattamento portano a un alto tasso di mortalità (fino al 50%) nei pazienti ospedalizzati.
Un luogo in cui gli scienziati ritengono che il CPE si nasconda sia nell'intestino umano, colonizzandolo in modo asintomatico e mascherato dai trilioni di batteri buoni presenti, in attesa dell'opportunità di causare infezioni o trasmettersi ad altri individui.
Per studiare gli effetti della colonizzazione del CPE e della successiva decolonizzazione sul microbioma intestinale, il team ha collaborato con il Tan Tock Seng Hospital (TTSH) per esaminare il microbioma intestinale dei soggetti positivi al CPE e dei loro familiari per un anno.
Hanno monitorato i batteri intestinali analizzando le loro firme metagenomiche del DNA e hanno scoperto che il CPE non è completamente silenzioso nell'intestino. Il team ha scoperto che la colonizzazione da CPE lascia segni rivelatori esaurendo i batteri chiave le cui funzioni sono legate al mantenimento della salute dell'intestino tenendo sotto controllo l'infiammazione.
Il team ha anche scoperto che la colonizzazione del CPE era dinamica e poteva potenzialmente portare allo scambio di elementi genetici che conferiscono resistenza agli antibiotici tra le specie batteriche.
Analizzando l'intera sequenza del genoma dei ceppi di CPE, hanno trovato mutazioni in geni funzionali chiave e differenze nei profili di resistenza agli antibiotici tra ceppi di Escherichia coli (E. coli) e Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) altamente simili che potrebbero spiegare perché CPE è in grado di per nascondersi con successo nell'intestino. Il riequilibrio dei batteri intestinali, in particolare in termini di specie chiave che modulano l'infiammazione intestinale, potrebbe fornire una strada per promuovere la decolonizzazione del CPE e prevenire la trasmissione della resistenza agli antibiotici.
Il Dr. Niranjan Nagarajan, Group Leader del Laboratory of Metagenomic Technologies and Microbial Systems e Associate Director of Genome Architecture presso GIS, nonché corrispondente autore dello studio, afferma che "la resistenza antimicrobica è una sfida importante per la salute pubblica con un grande impatto sistemi sanitari a Singapore. Il nostro studio fa luce su un fenomeno importante che preoccupa i medici delle malattie infettive di tutto il mondo".
"I CPE sono particolarmente preoccupanti in termini di resistenza antimicrobica perché trasportano i geni di resistenza su elementi mobili che possono essere scambiati tra i batteri, creando così rapidamente superbatteri da batteri altrimenti innocui. Sono come assassini mortali che si nascondono in bella vista tra i batteri intestinali. Eppure , la loro presenza non passa inosservata alla folla batterica intestinale, e forse la chiave per eliminarli è sfruttare il potere della folla".
Il dott. Jonathan Teo Jin Yuan, ricercatore presso il Laboratory of Metagenomic Technologies and Microbial Systems in GIS, e primo coautore dello studio, afferma che "studi precedenti sul CPE si sono concentrati principalmente sull'epidemiologia e sugli aspetti molecolari dell'infezione, ma il la storia naturale della colonizzazione intestinale da CPE è rimasta inesplorata. Il nostro studio è stato unico in quanto ha seguito i pazienti colonizzati da CPE e i loro familiari per un anno, consentendoci di tenere traccia dei cambiamenti nelle loro comunità batteriche intestinali".
"Abbiamo utilizzato tecnologie metagenomiche all'avanguardia per sondare in profondità la genetica dei loro batteri intestinali, tenere traccia dei cambiamenti a livello dell'intero genoma e, successivamente, analizzare come si sono evolute le loro comunità batteriche intestinali in relazione alla colonizzazione da parte del CPE".
Il professor Patrick Tan, direttore esecutivo di GIS, afferma che "la resistenza antimicrobica è spesso definita la prossima minaccia pandemica che potrebbe sopraffare i sistemi sanitari in tutto il mondo. Tra gli organismi preoccupanti, i CPE sono vicini alla cima della lista a causa della loro capacità per trasmettere la resistenza agli antibiotici e colonizzare l'intestino umano, anche in assenza di infezioni evidenti e di uso di antibiotici".
"Studiando la colonizzazione intestinale del CPE utilizzando strumenti genomici avanzati, siamo stati in grado di scoprire informazioni chiave che potrebbero aiutarci a ridurre la colonizzazione intestinale, prevenire la diffusione di questi agenti patogeni e, quindi, salvaguardare la nostra comunità e i sistemi sanitari". + Esplora ulteriormente
