Tutkijoiden mukaan kaupungistuminen ja laajamittainen tuotantoeläinten kasvatus ovat ekologisina tekijöinä mahdollisesti erilaistaneet bakteerikannat. Erot bakteerien aineenvaihdunnassa paljastavat tämän.
Tulosten pohjalta on tärkeää kohdistaa huomio bakteerien eri kantojen ja perimän elementtien leviämisreitteihin ja -mekanismeihin. Askel on tärkeä, kun epidemioita pyritään tulevaisuudessa hillitsemään.
E faecium nousi nopeasti merkittäväksi maailmanlaajuiseksi sairaalainfektioiden lähteeksi 1990-luvulla, ja sen resistenssi- sekä virulenssitekijät kuormittavat terveydenhuoltojärjestelmiä useissa maissa. COIN-huippuyksikön ensimmäinen hanke keskittyi horisontaalisen perimän siirtymän rooliin E faeciumin -adaptaatiossa, ja sitä johtivat Utrechtin yliopiston professori Rob Willems ja professori Jukka Corander.
– Lähes puolet tarkasteltujen bakteerien ydingenomeista on ollut horisontaalisen siirtymän vaikutuksena alaisena, sanoo Corander, jonka ryhmän kehittämillä laskennallisilla menetelmillä asia paljastui.
E faecium -populaatio jakaantuu selkeästi kahteen kehityshaaraan, joista toinen sisältää erityisesti sairaalainfektioista eristettyjä bakteerikantoja, kun taas toisesta löytyy enimmäkseen ihmisen harmittomia suolistobakteereita. Infektiokantojen vieraat DNA:n osat havaittiin kuitenkin olevan peräisin osaksi juuri näiltä bakteereilta ja osaksi tuntemattomista lähteistä.
Työssä tehtyjen havaintojen perusteella eräs tuntemattomasta lähteestä peräisin oleva geeniklusteri saattaa vaikuttaa isäntäorganismin immuunipuolustusjärjestelmän patogeenien tunnistukseen juuri sairaalainfektioita aiheuttavissa bakteereissa. Kyseinen geeniklusteri muistuttaa rakenteeltaan läheisesti pneumokokin keskeistä virulenssitekijää eli serotyyppiä koodaavia geenejä.
Sairaalainfektiokannat sukua eläinten bakteerikannoille
Sekvensoimalla ja analysoimalla laajempi kirjo bakteerinäytteitä toisessa tutkimuksessa selvisi, että sairaalainfektiokannat ovat ydinperimässään läheisempää sukua eläimiltä peräisin oleville E faecium -bakteereille kuin ihmisen tavallisille suolistokannoille.
Molekyyliajoituksen avulla sairaalakantojen estimoitiin ilmaantuneen noin 45-75 vuotta sitten, eli kun antibiootit yleistyivät infektioiden hoidossa. Ihmisen tavalliset suolistokannat puolestaan ajoitettiin erkaantuneeksi eläinten E faecium -bakteereista noin 3000 vuotta sitten.
Ajankohta vastaa ihmisten kaupungistumisen kasvun alkua ja laajamittaisempaa tuotantoeläinten kasvatusta, jotka ovat ekologisina tekijöinä mahdollisesti johtaneet näiden kahden bakteerikannan erilaistumiseen, mikä näkyy niiden aineenvaihdunnassa paljastuneissa eroissa.
Tutkijoiden mukaan tulosten pohjalta on tärkeää kohdistaa huomio eri kantojen ja perimän elementtien leviämisreitteihin ja -mekanismeihin.
Tutkijat katsovat, että yhdistämällä tehokkaat laskenta-algoritmit ja kattava sekvensointi eri isäntäorganismeilta ja sairaalaepidemioista kerätyistä näytteistä voidaan lähitulevaisuudessa selvittää, miten erilaiset ekologiset tekijät täsmällisesti vaikuttavat E faeciumin evoluutioon.
– Tämä on tärkeä askel tulevaisuuden epidemioiden ehkäisyssä, tutkijat toteavat.