Leveraging genomes and metagenome-assembled genomes unveils novel diversity and transmission between public transport and clinical settings in Acinetobacter
Deze studie toont aan dat het integreren van metagenome-assembled genomes (MAGs) uit openbare transportsystemen met klinische isolaten een uitgebreide onbekende diversiteit en bewijs van transmissie voor meerdere *Acinetobacter*-soorten onthult, wat de cruciale rol van MAGs in de genomische surveillance van door de mens gemaakte omgevingen en hun volksgezondheidsimplicaties benadrukt.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Bacteriën zijn overal aanwezig en leven in de bodem, het water en op onze huid, maar wetenschappers hebben ze traditioneel bestudeerd door ze in petrischaaltjes in een laboratorium te kweken. Deze methode werkt goed voor sommige soorten bacteriën, maar faalt voor veel anderen die moeilijk of onmogelijk buiten hun natuurlijke omgeving te kweken zijn. Als gevolg hiervan is ons begrip van de microbiële wereld vertekend naar de weinige soorten die goed gedijen in een schaaltje, waardoor er enorme hiaten in onze kennis over de rest zijn ontstaan. Om deze gaten te vullen, gebruiken onderzoekers nu een techniek genaamd metagenomica, waarbij het genetisch materiaal rechtstreeks uit milieumonsters wordt afgelezen zonder de organismen eerst te hoeven kweken. Door deze genetische fragmenten aan elkaar te puzzelen, kunnen ze de volledige genomen reconstrueren van bacteriën die nog nooit eerder zijn gezien. Deze aanpak is bijzonder belangrijk voor het volgen van hoe bacteriën tussen verschillende omgevingen bewegen, zoals van de buitenwereld naar ziekenhuizen, en voor het begrijpen van hoe ze de vaardigheid verwerven om antibiotica te resistent te worden, een groeiende bedreiging voor de volksgezondheid.
Een team van onderzoekers nam het initiatief om een specifiek, over het hoofd gezien hoekje van deze microbiële wereld te verkennen: de openbare vervoerssystemen van steden over de hele wereld. Hoewel ziekenhuizen bekende reservoirs zijn voor gevaarlijke bacteriën, was het onduidelijk of dezelfde organismen ook verborgen zaten in metro's, bussen en treinen, en zo ja, of ze tussen deze openbare ruimtes en klinische instellingen bewogen. De wetenschappers analyseerden genetische gegevens van 15 verschillende projecten die 128 steden in 19 landen beslaan, inclusief belangrijke knooppunten zoals New York, Londen en Tokio. Vanuit deze monsters reconstrueerden ze 839 gedeeltelijke genomen, bekend als metagenoom-geassembleerde genomen, die de genetische blauwdrukken vertegenwoordigen van bacteriën die in deze transportsystemen leven. Ze richtten hun gedetailleerde analyse op 269 van deze hoogwaardige genomen, die toebehoren aan meer dan 20 verschillende soorten van een bacteriegenus genaamd Acinetobacter. Terwijl één soort, Acinetobacter baumannii, beroemd is om het veroorzaken van ziekenhuisinfecties, ontdekten de onderzoekers dat de openbare vervoerssystemen werden gedomineerd door vijf andere, minder bestudeerde soorten: A. nosocomialis, A. ursingii, A. radioresistens, A. schindleri en A. variabilis.
De studie onthulde dat deze bacteriën in het openbaar vervoer niet zomaar willekeurige bezoekers zijn; ze vertegenwoordigen een rijke, voorheen verborgen diversiteit. Wanneer de onderzoekers de genetische samenstelling van de bacteriën die in metro's werden gevonden vergeleken met die in ziekenhuizen, ontdekten ze dat de metro-bacteriën een aanzienlijke hoeveelheid nieuwe genetische variëteit toevoegden. Voor sommige soorten, waaronder A. variabilis, verhoogde de opname van deze transport-gebaseerde genomen de bekende genetische diversiteit met meer dan 9or procent. Bovendien droegen deze bacteriën duizenden genen met zich mee die nooit eerder waren gezien in de in het laboratorium gekweekte versies van dezelfde soort. Dit suggereert dat wetenschappers, door alleen te vertrouwen op bacteriën die in een schaaltje kunnen groeien, een groot deel van de genetische gereedschapskist die deze organismen bezitten, hebben gemist. De analyse toonde aan dat voor vier van de vijf bestudeerde soorten de bacteriën in het openbaar vervoer genetisch bijna identiek waren aan die in ziekenhuizen, zonder duidelijke genetische scheiding tussen de twee omgevingen. Dit geeft aan dat deze bacteriën vrij tussen de transportsystemen van de stad en medische faciliteiten bewegen, waarschijnlijk gedragen door passagiers en personeel.
Naast het traceren van waar de bacteriën vandaan komen, onderzochten de onderzoekers welke soorten antibioticaresistentiegenen deze organismen dragen. Ze vonden dat de bacteriën in het openbaar vervoer genen bevatten die hen resistent kunnen maken tegen krachtige middelen, waaronder genen die bescherming bieden tegen sulfa-geneesmiddelen en aminoglycosiden. De studie benadrukte echter ook een beperking in de manier waarop wetenschappers gewoonlijk naar deze resistentiegenen zoeken. Wanneer de onderzoekers alleen naar de gereconstrueerde genomen keken, vonden ze veel minder resistentiegenen dan wanneer ze een andere methode gebruikten die de gehele milieusample scande en de resultaten vervolgens mat met bekende bacteriële genomen. Deze alternatieve aanpak onthulde in sommige gevallen tot wel zeven keer meer resistentiegenen. De bevindingen suggereren dat hoewel de gereconstrueerde genomen uitstekend zijn voor het begrijpen van de evolutionaire geschiedenis en diversiteit van de bacteriën, ze de volledige omvang van de dreiging door antibioticaresistentie kunnen onderschatten. In sommige soorten waren de resistentieprofielen van de transportbacteriën ononderscheidbaar van die in ziekenhuizen, terwijl er in andere gevallen duidelijke verschillen waren. Uiteindelijk toont het werk aan dat openbare vervoerssystemen actieve knooppunten zijn voor bacteriële diversiteit en transmissie, en dat het combineren van nieuwe genetische reconstructiemethoden met traditionele analyse essentieel is voor het krijgen van een volledig beeld van de risico's die deze onzichtbare passagiers vormen voor de menselijke gezondheid.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.