Leveraging genomes and metagenome-assembled genomes unveils novel diversity and transmission between public transport and clinical settings in Acinetobacter
Questo studio dimostra che l'integrazione di genomi assemblati da metagenoma (MAG) provenienti dai sistemi di trasporto pubblico con isolati clinici rivela un'estesa diversità non riconosciuta e prove di trasmissione per molteplici specie di *Acinetobacter*, evidenziando il ruolo critico dei MAG nella sorveglianza genomica degli ambienti antropizzati e le loro implicazioni per la salute pubblica.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
I batteri sono ovunque, vivono nel suolo, nell'acqua e sulla nostra pelle, ma gli scienziati li hanno tradizionalmente studiati facendoli crescere in piastre di Petri in un laboratorio. Questo metodo funziona bene per alcuni tipi di batteri, ma fallisce per molti altri che sono difficili o impossibili da coltivare al di fuori del loro ambiente naturale. Di conseguenza, la nostra comprensione del mondo microbico è stata sbilanciata verso le poche specie che prosperano in una piastra, lasciando vasti vuoti nella nostra conoscenza del resto. Per colmare queste lacune, i ricercatori utilizzano ora una tecnica chiamata metagenomica, che consiste nel leggere il materiale genetico direttamente dai campioni ambientali senza la necessità di coltivare prima gli organismi. Ricomponendo questi frammenti genetici, possono ricostruire i genomi completi di batteri che non sono mai stati visti prima. Questo approccio è particolarmente importante per tracciare come i batteri si spostino tra diversi ambienti, come dal mondo esterno agli ospedali, e per comprendere come acquisiscano la capacità di resistere agli antibiotici, una minaccia crescente per la salute pubblica.
Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di esplorare un angolo specifico e trascurato di questo mondo microbico: i sistemi di trasporto pubblico delle città di tutto il mondo. Sebbene gli ospedali siano serbatoi ben noti di batteri pericolosi, non era chiaro se gli stessi organismi si nascondessero anche in metropolitane, autobus e treni, e se, in tal caso, si muovessero tra questi spazi pubblici e i contesti clinici. Gli scienziati hanno analizzato i dati genetici di 15 diversi progetti che coprivano 128 città in 19 paesi, inclusi grandi centri come New York, Londra e Tokyo. Da questi campioni, hanno ricostruito 839 genomi parziali, noti come genomi assemblati tramite metagenomica, che rappresentano le mappe genetiche dei batteri che vivono in questi sistemi di transito. Si sono concentrati la loro analisi dettagliata su 269 di questi genomi di alta qualità, appartenenti a più di 20 specie di un genere batterico chiamato Acinetobacter. Mentre una specie, Acinetobacter baumannii, è famosa per causare infezioni ospedaliere, i ricercatori hanno scoperto che i sistemi di trasporto pubblico erano dominati da altre cinque specie meno studiate: A. nosocomialis, A. ursingii, A. radioresistens, A. schindleri e A. variabilis.
Lo studio ha rivelato che questi batteri nei trasporti pubblici non sono solo visitatori casuali; rappresentano una ricca e precedentemente nascosta diversità. Quando i ricercatori hanno confrontato la composizione genetica dei batteri trovati nelle metropolitane con quelli trovati negli ospedali, hanno scoperto che i batteri della metropolitana aggiungevano una quantità significativa di nuova varietà genetica. Per alcune specie, tra cui A. variabilis, l'inclusione di questi genomi basati sul trasporto ha aumentato la diversità genetica nota di oltre il 90 percento. Inoltre, questi batteri trasportavano migliaia di geni che non erano mai stati visti nelle versioni di laboratorio delle stesse specie. Ciò suggerisce che, affidandosi solo ai batteri che possono essere coltivati in una piastra, gli scienziati hanno perso una grande parte del kit genetico che questi organismi possiedono. L'analisi ha mostrato che per quattro delle cinque specie studiate, i batteri trovati nel trasporto pubblico erano geneticamente quasi identici a quelli trovati negli ospedali, senza una chiara separazione genetica tra i due ambienti. Ciò indica che questi batteri si muovono liberamente tra i sistemi di transito della città e le strutture mediche, probabilmente trasportati da passeggeri e personale.
Oltre a tracciare la provenienza di questi batteri, i ricercatori hanno indagato quali tipi di geni di resistenza agli antibiotici questi organismi trasportino. Hanno scoperto che i batteri nei trasporti pubblici ospitano geni che possono renderli resistenti a farmaci potenti, inclusi geni che proteggono contro i farmaci solfonamidici e gli aminoglicosidi. Tuttavia, lo studio ha anche evidenziato un limite nel modo in cui gli scienziati cercano solitamente questi geni di resistenza. Quando i ricercatori hanno guardato solo ai genomi ricostruiti, hanno trovato molti meno geni di resistenza rispetto a quando hanno utilizzato un metodo diverso che scansionava l'intero campione ambientale e poi confrontava i risultati con i genomi batterici noti. Questo approccio alternativo ha rivelato fino a sette volte più geni di resistenza in alcuni casi. I risultati suggeriscono che, sebbene i genomi ricostruiti siano eccellenti per comprendere la storia evolutiva e la diversità dei batteri, essi possono sottostimare l'entità completa della minaccia della resistenza agli antibiotici. In alcune specie, i profili di resistenza dei batteri del trasporto erano indistinguibili da quelli ospedalieri, mentre in altre vi erano chiare differenze. In definitiva, il lavoro dimostra che i sistemi di trasporto pubblico sono centri attivi di diversità e trasmissione batterica, e che combinare i nuovi metodi di ricostruzione genetica con l'analisi tradizionale è essenziale per ottenere un quadro completo dei rischi che questi passeggeri invisibili pongono per la salute umana.
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