Протидія антимікробній резистентності — крок за кроком на рівні геному

Протидія антимікробній резистентності — крок за кроком на рівні геному

Антимікробна резистентність (AMR) є однією з провідних глобальних загроз для громадського здоров’я. Набуття бактеріями, вірусами, грибами та паразитами стійкості до лікарських засобів ускладнює лікування інфекцій, підвищує ризик тяжкого перебігу та летальних наслідків і сприяє їх поширенню.

Антимікробна резистентність є результатом еволюції: розробка лікарських засобів для лікування інфекційних хвороб створює селективний тиск на патогени, а надмірне та нераціональне використання антимікробних препаратів прискорюють цей процес.

Це прояв принципу «виживання найпристосованіших», і, попри значний прогрес у розробці антимікробних засобів, у довгостроковій перспективі ми можемо зазнати поразки, якщо не встигатимемо за цими змінами.

Рівеньантимікробної резистентності зростає, і дослідження свідчать, що вона є однією з основних причин смертності у світі. Лише у 2021 році бактеріальна AMR спричинила 1,14 мільйона смертей і  ще у 4,71 мільйона випадків була супутнім чинником летальних наслідків.

Для протидії AMR у 2015 році Всесвітня організація охорони здоров’я створила Глобальну систему нагляду за антимікробною резистентністю та використанням антимікробних препаратів (Global Antimicrobial Resistance and Use Surveillance System), метою якої є стандартизація збору, звітності та обміну даними щодо AMR, а також визначення стратегічних пріоритетів, зокрема покращення епіднагляду та розширення доступу до якісної діагностики та лікування інфекцій, спричинених резистентними  збудниками.

Щороку з 18 по 24 листопада Всесвітня організація охорони здоров’я також проводить Всесвітній тиждень обізнаності про антимікробну резистентність (World AMR Awareness Week) — глобальну просвітницьку кампанію, спрямовану на підвищення обізнаності щодо загроз AMR, посилення значущості обміну даними, а також заохочення систем охорони здоров’я, екологічного сектору та державних інституцій до рішучих і скоординованих дій для вирішення цих проблем.

Досягнення у сфері технологій секвенування нового покоління (NGS) суттєво трансформували галузь мікробної геноміки, надаючи дослідникам можливість отримувати глибоке розуміння біологічних механізмів антимікробної резистентності.

Ці знання сприяють удосконаленню систем епіднагляду та контролю у сфері громадського здоров’я, допомагають фармацевтичним компаніям ідентифікувати нові терапевтичні мішені, а також надають клініцистам інформацію для вибору оптимальних підходів до лікування.

Шляхи ефективної протидії антимікробній резистентності

Для ефективної протидії AMR,  необхідне чітке розуміння ключового механізму, що лежить в її основі, — геномної адаптації. Як і будь-який живий організм, патоген має фундаментальну мету — вижити достатньо довго, щоб відтворитися. У зв’язку з цим контроль інфекцій фактично перетворюється на змагання з еволюційними процесами.

Щоб не втрачати перевагу, науковці мають постійно ідентифікувати геномні та фенотипові маркери формування антимікробної резистентності.

Цей підхід ґрунтується на секвенуванні мікробних геномів, що дозволяє швидко виявляти генетичні зміни у патогенів, а також на геномній епідеміології, яка забезпечує їх відстеження та контроль на основі цих даних.

Одним із прикладів застосування геноміки для підтримки заходів громадського здоров’я у боротьбі з AMR є метицилін-резистентний Staphylococcus aureus infection (MRSA) — тип стафілококової інфекції, що характеризується високою стійкістю до кількох антибіотиків. Якщо звичайні стафілококові інфекції є поширеними і, як правило, не становлять серйозної загрози для здорових людей, то у випадку інфікування MRSA можливості лікування значно обмежені.

Внаслідок надмірного та необгрунтованого застосування  антибіотиків MRSA перестав бути переважно внутрішньолікарняною інфекцією і нині становить серйозну загрозу також у звичайних умовах повсякденного життя. Наприклад, підвищений ризик інфікування спостерігаєтьсяу спортсменів, які мають тісний фізичний контакт. Якщо спортсмен отримує травму та інфікується MRSA, призначена антибіотикотерапія може виявитися неефективною, що сприяє прогресуванню інфекції та подальшомупоширенню збудника.

Крім того, коли інфікована MRSA людина потрапляє до лікарні, де пацієнти є більш вразливими до інфекцій, ризик передачі значно зростає, що становить загрозу для життя. Геномне секвенування дозволяє епідеміологам встановлювати джерело спалахів MRSA та оперативно вживати відповідних заходів.

«Секвенування нового покоління (NGS) є потужною технологією, що сприяє подоланню глобальної кризи антимікробної резистентності на всіх етапах надання медичної допомоги», — зазначає Courtney Maus, директор з глобальних медичних питань у сфері інфекційних захворювань компанії Illumina.

«Наприклад, таргетне  tNGS рекомендоване World Health Organization для виявлення лікарсько-резистентного Mycobacterium tuberculosis з метою протидії AMR на індивідуальному рівні. NGS також застосовується в рамках епіднагляду для виявлення, стримування та запобігання поширенню антимікробно-резистентних мікроорганізмів, особливо у закладах охорони здоров’я, де пацієнти є більш вразливими до інфекцій».

Використовуючи технології Illumina, науковці можуть ефективніше формувати стратегії зниження рівня AMR. Інструменти NGS, і повногеномне секвенування (WGS), забезпечують виявлення та характеристику патогенів, а також генів і маркерів антимікробної резистентності, що дає змогу системам охорони здоров’я прогнозувати фенотипову резистентність і моніторити її поширення.

Крім того, дані мікробної геноміки допомагають дослідникам оцінювати ефективність антимікробних препаратів, що, своєю чергою, сприяє розробці нових лікарських засобів і покращенню якості медичної допомоги пацієнтам.

Роль мікробної геноміки у протидії AMR

Організації по всьому світу вже застосовують технології секвенування нового покоління (NGS) та повногеномного секвенування (WGS) для вивчення змін у патогенах з часом. Науково-дослідні установи, університети та лабораторії об’єднують зусилля для вдосконалення інфраструктури епіднагляду за AMR (зокрема в країнах із середнім і низьким рівнем доходу), створення відкритих даних, придатних для практичного застосування, а також підтримки програм громадського здоров’я. У межах цих програм розробляються ефективні заходи реагування на поширення антимікробної резистентності.

Нижче наведено приклади того, як різні організації, що використовують рішення Illumina, застосовують геноміку для протидії AMR.

1. Група мікробної геноміки Інституту медичної мікробіології Цюрихського університету застосовує NGS для поглибленоговивчення біологічних механізмів формування антимікробної резистентності. Отримані результати допомогають науковцям у розробці нових діагностичних тестів і методів лікування.
2. MicroGenDX у Лаббоку, штат Техас, застосовує NGS-профілювання мікробіоти для швидкої ідентифікації патогенів і розробки таргетованого лікування — що є критично важливим для пацієнтів із післяопераційними інфекціями, сепсисом, гострими та респіраторними інфекціями.
3. Підрозділ секвенування нового покоління (Next-Generation Sequencing Core) Лабораторії громадського здоров’я у Вашингтоні використовує NGS для створення системи епіднагляду за респіраторно-синцитіальним вірусом (RSV), що дозволяє відстежувати поширення різних штамів у режимі реального часу та надавати рекомендації щодо профілактики і комунікаційних заходів.
4. Advanta Genetics у Тайлері, штат Техас, протидіє AMR за допомогою прецизійної метагеноміки — застосовуючи NGS для секвенування генетичного та мікробного профілю інфекції, включаючи маркери антимікробної резистентності.
5. Центр туберкульозу при National Institute for Communicable Diseases у Johannesburg використовує NGS для відстеження лікарсько-резистентного туберкульозу в Південній Африці, що дозволяє виявляти його на ранніх стадіях і знижувати ризик подальшого поширення.

Антимікробна резистентність залишається одним із ключових викликів сучасної медицини, і ефективна протидія їй неможлива без впровадження сучасних геномних технологій. Секвенування нового покоління відкриває нові можливості для раннього виявлення резистентності, її моніторингу та розробки ефективних стратегій лікування.

Компанія Біолабтех пропонує сучасні рішення у сфері секвенування нового покоління від Illumina, що дають змогу лабораторіям і медичним установам впроваджувати передові підходи до дослідження та контролю антимікробної резистентності.

Посилання на ориганальну статтю https://www.illumina.com/company/news-center/feature-articles/tackling-antimicrobial-resistance–one-genome-at-a-time.html