Darwin kann Ihnen Ihr Arzt helfen: Evolution und ökologie inspirieren die klinische Forschung in Infektionen und antimikrobielle Resistenz

Unter einer evolutionären Sicht begeistern können, neue Ideen in der klinischen Mikrobiologie. Zum Beispiel, evolutionäre Studien können zeigen, warum einige antimikrobielle Dosierung Therapien sind besser als andere in der Verhinderung der Entwicklung von Resistenzen. Blick auf mikrobiellen Gemeinschaften, anstatt nur die pathogenen Mikro-Organismen, kann auch führen zu neuen Erkenntnissen. Das ist, warum Kliniker, Bioinformatiker Analyse von Krankheitserregern und Evolutionsbiologen alle zusammen arbeiten sollten. Diese sind die Schlussfolgerungen einer vielfältigen Gruppe von Wissenschaftlern von der Universität von Groningen Mikrobiologe Marjon de Vos, der in einer kurzen review veröffentlicht durch The Lancet Infectious Diseases am 30 April.

Als Mikrobiologe, De Vos Studien Harnwegsinfektionen. Sie erkannte, dass eine Menge erreicht werden könnte, durch die Zusammenarbeit mit verschiedenen Spezialisten, wie klinische Mikrobiologen, Wissenschaftler in den Bereichen evolution und ökologie, und bioinformatikern. „Zum Beispiel, bemerkte ich, dass die Bakterien beteiligt sind, miteinander kommunizieren und bilden ein stabiles ökosystem, die auf Ihre Anfälligkeit gegen Antibiotika.‘ Diese Erkenntnis führte zu einem interdisziplinären workshop im Jahr 2017, die wiederum führte in den Bericht jetzt veröffentlicht in The Lancet Infectious Diseases.

Zystische Fibrose

„Die wichtigste Frage in der Werkstatt und das Papier ist, wie wir wissen aus der Evolutionstheorie und der Bioinformatik zu lösen klinischen Probleme“, sagt De Vos. Bioinformatik ist notwendig, um die analyse der riesigen Menge genetischer Daten, die auf Infektionskrankheiten. Die Evolutionstheorie kann helfen, zu erklären, die beobachteten Muster in der Anpassung und vorherzusagen, wie Behandlungen beeinflussen das ökosystem, in dem Erreger Leben.

De Vos: „Ein Beispiel dafür, dass wir diskutieren in dem Papier ist die Verwendung von cyclischen Antibiotika-Behandlungen bei Mukoviszidose-Patienten.‘ Diese Patienten leiden an chronischen lungeninfektionen, für die Sie Antibiotika erhalten. Um zu minimieren die Entwicklung von Resistenzen, können Sie möglicherweise behandelt werden, abwechselnd mit zwei verschiedenen Drogen. Die Idee ist, dass Krankheitserreger, die resistent gegen ein Medikament werden immer noch anfällig für die anderen. „Dies hat zu positiven Ergebnissen geführt. Es besteht jedoch die Gefahr, dass diese Behandlung zu induzieren multi-drug-Resistenz, so ist es wichtig zu prüfen, die Reaktion der Krankheitserreger im Labor, um zu finden, die optimale Behandlung planen.‘

Plasmide

Die Analyse der DNA von Krankheitserregern produziert eine Menge neue Informationen über die genetische Grundlage der Antibiotika-Resistenz. ‚Doch, wir wissen immer noch nicht, wie die Veränderungen in den Genen führen, die auf die unterschiedlichen Eigenschaften dieser Erreger. Wir müssen die versuche von Evolutionsbiologen, um zu verstehen, die Verbindung zwischen dem Genotyp, der DNA-Sequenz und Phänotyp-zum Beispiel die Ebene des Widerstands.‘

Ein weiteres Beispiel ist die Verbreitung von Antibiotika-Resistenz-Gene. Diese sind oft auf Plasmiden, also bits von Zirkulärer DNA, die kann leicht ausgetauscht werden zwischen Bakterien. „In diesem Fall ist es wichtig zu beachten, dass Bakterien, die oft anpassen müssen, tragen ein neues plasmid. Wenn ein Bakterium erwirbt ein plasmid, an die es nicht angepasst, dies könnte langsam sein Wachstum erheblich. In diesem Fall, es ist ein trade-off zwischen Widerstand einerseits und die EIGNUNG und das Wachstum von Bakterien auf der anderen, was bedeutet, dass ein Resistenz-gen auf dem plasmid kann nicht viel von einer Wirkung. Eine ökologische oder evolutionäre Ansatz kann Ziel nutzen solche trade-offs, um der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen‘. Die Frage, die in die überwachung von Antibiotikaresistenzen, nach De Vos, sollte nicht nur da, wo es Auftritt, sondern wie es entsteht in bakteriellen Gemeinschaften. ‚Um zu verstehen, was die Ursache für die Selektion und Ausbreitung dieser Gene, wir brauchen eine viel breitere Perspektive auf diese Prozesse.‘

Anpassung

Die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Spezialisten erfordert die Investition von allen beteiligten. „Wir müssen wirklich miteinander, wie wir alle dazu neigen, zu betrachten, verschiedene Aspekte von Infektionen. Nur durch die Diskussion dieser Aspekte zusammen, ist es möglich zu sehen, wenn eine Beobachtung aus der evolutionären Theorie ist relevant für die klinische Praxis.‘ „Eine Letzte Beispiel zeigt, wie dies geschehen kann“, sagt De Vos: ‚Sandra Breum Andersen, der Erstautor der Studie, gefunden, dass Bakterien, die zu chronischen lungeninfektionen bei Mukoviszidose-Patienten, die oft entwickelt sich in einer bestimmten Weise, dass angenommen wurde, dass aufgrund einer Anpassung an die Gastgeber. Aber Labor-Experimente zeigten, dass dies nicht durch die host-Anpassung, sondern auch auf die Bakterien reagieren aufeinander, indem Sie stehlen sich gegenseitig die Ressourcen. Also, anstatt sich auf die Wirt-Bakterien-Interaktion der Krankheit, Einmischung in das soziale Leben dieser Bakterien führen könnten zu neuen Behandlungsmethoden.‘