항생제는 생명을 구할 뿐만 아니라 내성 항생제의 개발과 확산에도 기여합니다.
팀의 실험은 장기적인한 종류의 항생제에 대한 노출은 본질적으로 박테리아를 "프라임"합니다. 이 효과는 추가 약물 노출이없는 경우에도 박테리아가 추가 항생제에 내성을 가질 가능성을 높였으며 균주가 여러 세대 동안 이러한 내성 징후를 유지하는 데 도움이됩니다.
"항생제에 대한 노출은 간접적으로 더 안정적인 항생제 내성 시스템을 선택하는 것으로 보입니다.균주의 시스템이 더 안정적일수록 여러 항생제에 대한 내성이 생길 가능성이 높아집니다."
Benjamin Kerr, UW 생물학 교수
그들의 결과는 또한항생제는 박테리아의 진화 역학에 영향을 미칩니다. 이것은 박테리아의 다제 내성 성장뿐만 아니라 항생제 내성이 환경에서 지속되고 확산되는 방식을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 건강 관리 환경에서, 항생제 노출이 중단 된 후에도 오랫동안 농업 유출로 인한 토양에서.
연구원들은 일반적인 메커니즘을 테스트했습니다.플라스미드에서 항생제 내성의 확산. 이들은 항생제 내성 유전자를 포함하여 많은 유형의 유전자를 포함 할 수있는 DNA의 원형 가닥입니다. 박테리아는 종 간에도 쉽게 플라스미드를 교환합니다. 그러나 플라스미드에는 단점이 있으며 과거 연구에 따르면 박테리아는 쉽게 잃어 버립니다.
"플라스미드는 유용한 유전자를 운반할 수 있지만,또한 신진대사나 DNA 복제와 같은 박테리아 세포 내의 많은 유형의 과정을 방해합니다.따라서 과학자들은 일반적으로 플라스미드가 숙주 세포에 비용이 많이 들고 부담이 된다고 생각합니다."
Hannah Jordt, 생물학 연구의 수석 저자
대학 팀은 E.테트라 사이클린 내성 플라스미드를 포함하는 대장균 세포 및 클로람페니콜 내성 플라스미드를 포함하는 Klebsiella pneumoniae 세포. 이전에 항생제의 존재하에 성장하지 않았던 두 숙주는 플라스미드에 거의 헌신하지 않았습니다. 항생제가없는 배지에서 9 일 후에 플라스미드를 포함하는 Klebsiella의 비율은 50 % 미만으로 떨어졌습니다. 대장균의 경우 20 % 미만이 플라스미드를 유지했습니다.
연구자들이 균주를 노출했을 때항생제는 각각의 항생제에서 400 세대 동안 각각 성장 시켰으며,이 균주는 항생제 위협이 제거 된 후에도 플라스미드에 대해 더 큰 친 화성을 나타 냈습니다. 무 항생 배지에서 9 일 후, E. coli 및 Klebsiella 세포의 절반 이상이 해당 플라스미드와 함께 유지되었습니다.
"물론, 세포는 항생제의 영향에서 살아남기 위해 플라스미드가 필요했습니다.그러나 이 선택적 압력을 제거한 후에도 두 균주 모두 항생제에 노출되기 전보다 훨씬 더 높은 수준의 플라스미드를 유지했습니다."
Hannah Jordt, 생물학 연구의 수석 저자
또한 다른 실험에서항생제 노출은 여러 Klebsiella 내성의 출현을 강화했습니다. 항생제 노출 없이도 Klebsiella pneumoniae는 여러 플라스미드를 획득 할 수 있습니다. 예를 들어, 연구자들이 항생제, Klebsiella 및 E. coli가없는 플라스미드를 보유한 균주를 모았을 때 Klebsiella의 일부가 약물 내성이되어 클로람페니콜 내성 플라스미드를 유지하고 E. coli로부터 테트라 사이클린 내성 플라스미드를 획득했습니다. 그러나 연구자들은 항생제에 노출 된 박테리아를 사용하여 실험을 반복했을 때 약 1,000 배 더 많은 항생제 내성 클렙시 엘라를 발견했습니다.
장기 예비 노출 만한 항생제 인 클로람페니콜은 클로람페니콜 내성 클렙시 엘라가 항생제가없는 환경에서 테트라 사이클린 내성 대장균 플라스미드를 획득 할 가능성을 높였습니다. 또한, 연구팀의 실험은 항생제 내성 세포가 나중에 항생제가없는 배지에서 성장했을 때 클로람페니콜에 노출 된 Klebsiella가 두 내성 플라스미드에 의해 더 쉽게 유지된다는 것을 보여주었습니다.
연구원들은 진화가항생제 내성 플라스미드의 내성과 Klebsiella의 약물 내성 증가를 모두 설명합니다. 플라스미드와 숙주 간의 충돌을 최소화하기 위해 균주를 게놈에서 돌연변이를 위해 선택된 각 항생제에 노출하여 보존 비용을 줄입니다. 다른 것과 같은 방식으로이 플라스미드.