Mapping the resistance landscape: A large-scale study of polymyxin-resistant pathogens circulating in low-and middle-income countries

Stellen Sie sich den menschlichen Körper als eine geschäftige Stadt vor, und die Bakterien, die darin leben, als winzige, manchmal hilfreiche, manchmal problematische Bewohner. Die meiste Zeit verfügen wir über mächtige Werkzeuge namens Antibiotika, um die Unruhestifter in Schach zu halten. Aber Bakterien sind wie meisterhafte Entfesselungskünstler; sie lernen ständig neue Wege, um diesen Werkzeugen auszuweichen, ein Phänomen, das Wissenschaftler „Antimikrobielle Resistenz“ nennen. Es ist, als würden die Bakterien ihre Schlösser aufrüsten, während wir immer wieder versuchen, sie mit denselben alten Schlüsseln zu knacken. Wenn Bakterien gegen fast alle uns zur Verfügung stehenden Medikamente resistent werden, verwandeln sie sich in „Superbugs“. In diesen verzweifelten Situationen müssen Ärzte oft zur „nuklearen Option“ greifen: einer speziellen Klasse von Medikamenten namens Polymyxinen (einschließlich Colistin und Polymyxin B). Dies sind die Schlüssel der letzten Instanz, die aufbewahrt werden, wenn alles andere versagt. Doch genau wie die anderen Schlüssel werden auch diese Schlüssel der letzten Instanz zunehmend geknackt. Die große Frage ist: Wie lernen diese Superbugs, die letzte Verteidigungslinie zu umgehen, und wie schnell breiten sie sich aus, insbesondere an Orten, an denen Krankenhäuser vielleicht nicht über die modernste Ausrüstung verfügen, um sie zu überwachen?

Dieses Papier ist eine weltumspannende Detektivgeschichte, die versucht, diese Fragen zu beantworten. Die Forscher sammelten eine riesige Sammlung von 634 „Superbug“-Proben aus 28 verschiedenen Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen (LMICs) – Orte, an denen der Kampf gegen diese resistenten Bakterien oft am härtesten ist. Sie betrachteten die Erreger nicht nur unter einem Mikroskop; sie verwendeten eine hochtechnologische Methode namens „Vollgenomsequenzierung“, die so etwas ist wie das Lesen des gesamten Bedienungsanleitungs-Handbuchs der Bakterien, um genau zu sehen, wie sie gebaut sind und welche Tricks sie gelernt haben. Sie konzentrierten sich auf vier der gefährlichsten Arten von Bakterien: Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii und Pseudomonas aeruginosa.

Das Team fand heraus, dass sich diese Superbugs auf zwei Arten ausbreiten. Erstens ist es wie ein Familienbesuch, der schiefgeht: Spezifische, gefährliche „Klone“ von Bakterien breiten sich aus und reisen durch verschiedene Länder, wobei sie ihre Resistenz mit sich führen. Zweitens tauschen die Bakterien „Resistenzmechanismen“ (Gene) untereinander aus, wie beim Tausch von Sammelkarten, was es ihnen ermöglicht, schnell zu lernen, wie man Medikamente resistent macht, selbst wenn sie nicht mit dieser Fähigkeit geboren wurden. Die Studie zeigte, dass diese resistenten Bakterien oft auch gegen fast alle anderen Antibiotika resistent sind, was sie unglaublich schwer behandelbar macht. Interessanterweise, während alle besorgt über ein spezifisches „Resistenzmechanismus“-Gen namens mcr waren, das Bakterien resistent gegen Colistin macht, fanden die Forscher heraus, dass dieses Gen in ihren Proben tatsächlich recht selten war. Stattdessen scheinen die Bakterien andere, komplexere Tricks anzuwenden – wie etwa die Art und Weise zu verändern, wie ihre internen Systeme funktionieren –, um gegen die Medikamente resistent zu sein.

Die Forscher testeten auch im Labor, wie gut diese Erreger gegen 44 verschiedene Antibiotika überleben könnten. Sie fanden heraus, dass die „letzte Instanz“-Medikamente an Kraft verlieren, wobei viele der Bakterien eine hohe Resistenz zeigten. Die Studie hebt hervor, dass in vielen dieser Länder die Ausbreitung dieser Superbugs durch eine Mischung aus diesen reisenden Klonen und dem Austausch von Genen vorangetrieben wird, was eine komplexe und gefährliche Landschaft schafft. Das Papier kommt zu dem Schluss, dass wir bessere Wege benötigen, um sie mithilfe von DNA-Technologie zu verfolgen, denn ohne genau zu wissen, wer der Feind ist und wie er sich bewegt, ist es fast unmöglich, die Ausbreitung zu stoppen.