VÝZNAM HORIZONTÁLNÍHO PŘENOSU GENETICKÉ INFORMACE PRO VZNIK ANTIBIOTICKÉ REZISTENCE. V. Bencko 1, P. Šíma 2

Podobné dokumenty
Rezistence patogenů vůči antimikrobialním látkám. Martin Hruška Jan Dlouhý

Citlivost a rezistence mikroorganismů na antimikrobiální léčiva

Multirezistentních gramnegativní tyčky: základy epidemiologie antibiotické rezistence

Evropský antibiotický den aktivita Evropského centra pro kontrolu a prevenci infekčních onemocnění (ECDC)

BAKTERIÁLNÍ GENETIKA. Lekce 12 kurzu GENETIKA Doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.

Obsah. IMUNOLOGIE Imunitní systém Anatomický a fyziologický základ imunitní odezvy... 57

Molekulární biotechnologie. Nový obor, který vznikl koncem 70. let 20. století (č.1)

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

ZÁKLADY BAKTERIÁLNÍ GENETIKY

Nové technologie v mikrobiologické laboratoři, aneb jak ovlivnit čas k získání klinicky relevantního výsledku

Terapeutické klonování, náhrada tkání a orgánů

1. Definice a historie oboru molekulární medicína. 3. Základní laboratorní techniky v molekulární medicíně

Genetika bakterií. KBI/MIKP Mgr. Zbyněk Houdek

NEBEZPEČÍ IMPORTU MULTIREZISTENTNÍCH (MDR) BAKTERIÍ. Milan Kolář Ústav mikrobiologie FNOL a LF UP v Olomouci

ANTIBIOTIKA. Mgr. Marie Vilánková. Joalis s.r.o. Všechna práva vyhrazena

NEBEZPEČÍ IMPORTU MULTIREZISTENTNÍCH (MDR) BAKTERIÍ. Milan Kolář Ústav mikrobiologie FNOL a LF UP v Olomouci

Okruhy otázek ke zkoušce

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

Cílená konstrukce bioaugmentačních preparátů a jejich pozice v procesu efektivních bioremediací

Lidmila Hamplová a kol. Mikrobiologie, Imunologie, Epidemiologie, Hygiena pro bakalářské studium a všechny typy zdravotnických škol

Molekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.

Automatizace v klinické mikrobiologii

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

Problematika AMR v oblasti humánní medicíny v ČR aktuální situace

Úloha protein-nekódujících transkriptů ve virulenci patogenních bakterií

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Epidemiologie. MUDr. Miroslava Zavřelová Ústav ochrany a podpory zdraví LF MU

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Elektromagnetické signály jsou vytvářeny vodními nanostrukturami odvozenými od částí bakteriálních DNA

Transpozony - mobilní genetické elementy

Co musí intenzivista vědět o antibiotické rezistenci?

INTERPRETACE VÝSLEDKŮ CITLIVOSTI NA ANTIBIOTIKA. Milan Kolář Ústav mikrobiologie Fakultní nemocnice a LF UP v Olomouci

Tematické okruhy k SZZ v bakalářském studijním oboru Zdravotní laborant bakalářského studijního programu B5345 Specializace ve zdravotnictví

Biologie - Oktáva, 4. ročník (přírodovědná větev)

Podíl VÚVeL Brno na řešení aktuálních zdravotních problémů v chovu prasat

1. CO JE EVROPSKÝ ANTIBIOTICKÝ DEN A JAKÝ JE JEHO VÝZNAM?

Nové technologie v mikrobiologické diagnostice a jejich přínos pro pacienty v intenzivní péči

Bakteriální transpozony

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Výskyt multirezistentních bakteriálních kmenů produkujících betalaktamázy

PREGRADUÁLNÍ VZDĚLÁVÁNÍ V LÉKAŘSKÉ MIKROBIOLOGII

RESTRIKCE A MODIFIKACE FÁGOVÉ DNA

Mikrobiologie. KBI/MIKP Mgr. Zbyněk Houdek

Atestační otázky z oboru hygiena a epidemiologie

RESPIRAČNÍ INFEKCE. Milan Kolář

VÝVOJ REZISTENCE BAKTERIÁLNÍCH PATOGENŮ

Téměř polovina Evropanů se mylně domnívá, že antibiotika působí proti nachlazení a chřipce

Streptokoky - průkaz fenotypu rezistence k antibiotikům ze skupiny makrolidů, linkosamidů a streptograminub

Tisková zpráva závěrečné zprávy projektu

GENETIKA 1. Úvod do světa dědičnosti. Historie

OBRANNÝ IMUNITNÍ SYSTÉM

Mendelova genetika v příkladech. Transgenoze rostlin. Ing. Petra VESELÁ, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Název materiálu: Antimikrobní látky MUDr. Zdeňka Kasková. Datum (období) vytvoření: Autor materiálu: Zařazení materiálu:

EPIDEMIOLOGIE. projekt Studijní portál pro pedagogy a studenty vyšší odborné školy, číslo CZ.2.17/3.1.00/33259 NOZOKOMIÁLNÍ NÁKAZY

Struktura a analýza rostlinných genomů Jan Šafář

Protinádorová imunita. Jiří Jelínek

NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) /... ze dne , kterým se mění nařízení (ES) č. 847/2000, pokud jde o definici pojmu podobný léčivý přípravek

Využití metagenomiky při hodnocení sanace chlorovaných ethylenů in situ Výsledky pilotních testů

NÁRODNÍ ANTIBIOTICKÝ PROGRAM

Mgr. et Mgr. Lenka Falková. Laboratoř agrogenomiky. Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat Mendelova univerzita

Úvod do mikrobiologie

Zaměření bakalářské práce na Oddělení genetiky a molekulární biologie

LABORATOŘE EUROMEDIC s.r.o. Oddělení klinické mikrobiologie a autovakcín

Zaměření bakalářské práce na Oddělení genetiky a molekulární biologie

Stav rezistence bakteriálních patogenů v Karlovarském kraji.

Obecná biologie a genetika B53 volitelný předmět pro 4. ročník

VÝVOJ REZISTENCE BAKTERIÁLNÍCH PATOGENŮ

ANTIBIOTICKÁ LÉČBA OFF-LABEL Z POHLEDU MIKROBIOLOGA. Milan Kolář Ústav mikrobiologie FNOL a LF UP v Olomouci

Stav rezistence bakteriálních patogenů v Karlovarském kraji za rok 2009

Ochrana zdraví při práci s biologickými činiteli

prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc. Oddělení genetiky a molekulární biologie

Proč nemáme vakcínu proti HIV-1?

LABORATORNÍ LISTY Vážené kolegyně a kolegové,

MIKROBIOLOGIE V BIOTECHNOLOGII

Využití metod strojového učení v bioinformatice David Hoksza

NA ANTIBIOTIKA NA ČOV

Viviana Fuchsová, Kamila Zdeňková, Martina Boháčová, Kateřina Demnerová

PNEUMOKOKOVÉ INFEKCE A MOŽNOSTI PREVENCE aneb CO MŮŽE ZPŮSOBIT PNEUMOKOK

Informace o havarijním plánu

V. Adámková Klinická mikrobiologie a ATB centrum 1.LF UK a VFN, Praha. Colours of Sepsis; ATB STEWARDSHIP V INTENZIVNÍ MEDICÍNĚ, 30.1.

MOŽNÉ FORÉNZNÍ DOPADY NEMOCNIČNÍ HYGIENY A EPIDEMIOLOGIE

Biotechnologie 1. Úvod do biotechnologií

CZ.1.07/1.5.00/

Bioinformatika. hledání významu biologických dat. Marian Novotný. Friday, April 24, 15

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky

Stav rezistence bakteriálních patogenů v Karlovarském kraji.

BAKTERIÁLNÍ TRANSPOZONY (mobilní elementy)

Evoluce bakteriálních genomů

BAKTERIÁLNÍ REZISTENCE

Školení GMO Ústav biochemie a mikrobiologie

Poznámky k nutrigenetice

NEBUNĚČNÁ ŽIVÁ HMOTA VIRY

LÉČBA VENTILÁTOROVÉ PNEUMONIE SPOLUPRÁCE INTENZIVISTY A MIKROBIOLOGA

PVC Závěsné fólie do vrat a průchodů

Nové směry v rostlinných biotechnologiích

Otázky. Pravidelné očkování se provádí : Mezi pravidelné očkování patří: Mezi zvláštní očkování patří: Při úrazech se vždy očkuje proti :

Metodika kontrol uzavřeného prostoru při nakládání s geneticky modifikovanými mikroorganismy. Školení pracovníků

Transkript:

V. Bencko 1, P. Šíma 2 1 Ústav hygieny a epidemiologie 1. LF UK a VFN, Praha 2 Laboratoř imunoterapie, Mikrobiologický ústav, v. v. i. AV ČR, Praha VÝZNAM HORIZONTÁLNÍHO PŘENOSU GENETICKÉ INFORMACE PRO VZNIK ANTIBIOTICKÉ REZISTENCE

První průkazy horizontální genetické transformace (HGT) Griffithův experiment (1928) prokázal s definitivní platností, že bakterie přijímají cizorodý genetický materiál z okolního prostředí, nebo od jiných, dokonce taxonomicky nepříbuzných organismů a vestavují jej do svého genomu. Do té doby byli mikrobiologové přesvědčeni, že bakterie jsou geneticky stabilní, že se z jedné generace na druhou nemění, a tudíž nemohou měnit ani své vlastnosti (patogenitu, virulenci).

Griffith použil dvě formy pneumokoků (Streptococcus pneumoniae), kterými infikoval myši: S formu, která byla pro zvířata virulentní, a R formu, která byla nevirulentní. Virulentní produkují polysacharidovou kapsuli, která bakterie ochraňuje před imunitním systémem hostitele zatímco forma R kapsuli nevytváří a je z těla eliminována. Griffith S baktérie tepelně usmrtil a přidal je k živým R baktériím. Mrtvé S baktérie myším samy neublížily, ale směs mrtvých virulentních S a živých R bakterií je zabíjela. Usmrcené S formy injikované myším transformovaly neškodné baktérie na virulentní formy.

Prokázal, že transformaci lze provést i in vitro smícháním živých baktérií R s bezbuněčným extraktem z virulentních forem. Vyslovil hypotézu, že při kultivaci mrtvých S se živými R došlo k přeměně avirulentního kmene na virulentní kmen za pomoci nějakého faktoru. Dnes víme, že Griffithův faktor je DNA baktérii S, kterou vyšší teplota na rozdíl od proteinů bakteriální buňky nepoškodila, a která se při kultivaci usmrcených S forem s živými R baktériemi inkorporovala prostřednictvím HGT do jejich genomu.

Přestože Griffithovy a následné Averyho experimenty znamenaly revoluční obrat v interpretaci nových poznatků o dědičnosti, byly ve své době naprosto ignorovány. Koncept HGT přispěl k objasnění a lepšímu pochopení různých způsobů jak je získávána a přenášena rezistence vůči antibiotickým látkám, která se vždy v přírodě vyskytovala, a která se stala relevantní zejména po objevení penicilinu a dalších antibiotik..

CO JE HGT? HGT přes druhové bariéry je zprostředkována buď splýváním celých genomů dvou či více organismů nebo vkládáním rozsáhlejších genomových oblastí neboli genových kazet, nebo jde jen o jednotlivé geny či jejich části (jednotlivé nukleotidové báze). V tomto případě jsou vektorem viry (bakteriofágy) a konjugační plasmidy, což jsou extrachromozomální sekvence DNA, nebo mobilní genetické elementy jako jsou genomické ostrovy a jejich podmnožiny, ostrůvky patogenity, DNA transpozóny, retrotranspozóny a integróny, které jsou zvláště odpovědné za šíření rezistence vůči antibiotikům.

Ostrůvek patogenity (PAI) A co takhle strávit nějaký čas na malém, krásném ostrůvku patogenity?

HGT se uskutečňuje čtyřmi základními mechanismy, transformací, konjugací, transdukcí a transpozicí. Transformace: je přenos genetického materiálu z okolního prostředí do buňky. U baktérií je běžná. Transformace je aktivní proces, který vyžaduje expresi membránových markerů nutných pro přenos DNA. Často se používá při genetických in vitro manipulacích.

Konjugace: je přenos genetického materiálu prostřednictvím plasmidu nebo jiného mobilního elementu, který do příjemcovské buňky přechází proteinovým vláknem (pilus) z dárcovské buňky při vzájemném kontaktu. Poprvé byla popsána v roce 1946. Jde o přenos analogický sexuálnímu spojení, ale nesplývají při něm pohlavní buňky. Konjugace je považována za hlavní mechanismus při přenosu genů virulence a hlavně rezistence vůči antibiotikům.

Transdukce: je přenos genetického materiálu z jedné bakterie do druhé prostřednictvím viru bakteriofágů. Na začátku padesátých let minulého století ji popsali N. D. Zinder a J. Lederberg. Gen dárcovské buňky je sbalen dovnitř viru a přenesen do příjemcovské buňky.

Transpozice: je přenos genetického materiálu na jiné místo genomu, buď autonomně, nebo pomocí mobilních elementů (transpozonů). Vyvolává změny genové exprese (aktivace, inaktivace) a mutace. Byla popsána B. McClintockovou v r. 1938 objevitelkou mobilních genetických elementů, transpozonů, neboli skákajících genů.její práce nebyly vůbec brány vážně, až teprve další molekulárně genetické experimenty tyto objevy plně potvrdily.

V době, kdy se objevily první zmínky o možné existenci tohoto fenoménu, a kdy byla všeobecně a bez výjimek přijímána Morganova hypotéza, že se geny na chromozomech nacházejí v přesně definovaných a neměnných pozicích, bylo nemyslitelné, že by některé fenotypické vlastnosti mohly být kódovány volnými geny nevázanými v jaderné DNA.

REZISTENCE NA ANTIBIOTIKA O rychlosti šíření antibiotické rezistence si lze udělat představu z údajů mezinárodní sítě národních systémů surveillance antibiotické rezistence (v Evropě např. EARS-Net, European Antimicrobial Survelilance Network).

jako klasickou ilustraci rychlosti šíření rezistence k penicilinu jen v nemocničním prostředí lze uvést baktérii Staphylococcus aureus. Na začátku 40. let minulého století bylo v Anglii identifikováno méně než 1% rezistentních kmenů S. aureus, v roce 1946 už jejich počet vzrostl na 60%. Rovněž uvedení streptomycinu, tetracyklinu, chloramfenikolu a erytromycinu jako léčby infekcí způsobených penicilin-rezistentními stafylokoky, bylo téměř bezprostředně následováno objevením se rezistentních kmenů S. aureus k těmto antibiotikům.

Nemalou měrou přispívalo i nedostatečně regulované používání antibiotik v potravinářském průmyslu a zejména ve veterinární medicíně a zemědělství. Geny rezistence byly zachyceny i v hnoji hospodářských zvířat. Geny, které kódují rezistenci, se vyskytovaly v biosféře daleko dříve, než se dostaly do baktérií patogenních pro člověka. S největší pravděpodobností vznikly z genů půdních mikroorganismů, které pro zvýšení své adaptability produkovaly látky vykazující antibiotické vlastnosti.

MOŽNOSTI A OMEZENÍ SNAH V OBLASTI PREVENCE Nekontrolované, neracionální užívání antibiotik může vést k návratu dříve běžných, již eliminovaných infekčních nemocí a dokonce k opětnému šíření obtížně zvladatelných epidemií. Proto je nezbytné precizně definovat jejich aplikace. Protože riziko antibiotické rezistence je trvalé, musí se přijmout účinnější opatření k omezení šíření infekcí co zahrnuje zavedení účinnějších hygienických a protiepidemických opatření včetně plošné vakcinační strategie proti infekcím, u kterých jsou k dispozici účinné a bezpečné vakcíny.

SZO (2015) schválila Globální akční plán v oblasti antimikrobiální rezistence se strategickým cíly: Zlepšit informovanost a porozumění problematice antimikrobiální rezistence Posílit preventivní snahy a výzkum v oblasti antimikrobiální rezistence Snížit incidenci infekčních onemocnění Optimalizovat používání antimikrobiálních prostředků Zajistit udržitelné investice pro boj proti antimikrobiálnírezistenci www.who.int/mediacentre/factsheets/antibioticresistance/en/.

Z hlediska podpory adaptivní, přirozené imunity stojí za pozornost, že současné tendence/snahy o výchovu dětí v nadměrné čistotě v až semi-sterilním prostředí jsou kontraproduktivní, nejen z hlediska výskytu alergií a problémů s atopiemi, ale také nespecifické odolnosti proti běžným infekcím.

ZÁVĚR: V současné době představuje antibiotická rezistence globální hrozbu pro zdraví člověka. Novou strategií jak rezistenci omezit je detailní objasnění mechanismů HGT, které jsou především odpovědné za její vznik a šíření. Slibně se rozvíjející genové inženýrství hledá možnosti, jak geny rezistence z mobilních genetických elementů vystřihnout, nebo je nahradit geny neškodnými, či snížit propustnost bakteriálních membrán pro geny rezistence.

Nové technologie genetické manipulace jistě ovlivní konstrukci a vývoj nových, bezpečnějších antibiotik, jejichž modifikované molekuly už nebudou mít schopnost indukovat vznik genů rezistence. Současná, již citovaná doporučení SZO, nebo hledání nových možnosti prevence a terapie infekčních chorob, jsou dnes sice nezbytné, ale z hlediska rozvíjejícího se genového inženýrství se v dohledné době mohou jevit jako doplňkové.

Referát byl vypracován v rámci aktivit podporovaných grantem RVO61388971 a výzkumným záměrem PROGRES Q29/LF1

Literatura JE K DISPOZICI U AUTORŮ.

DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST Adresa pro korespondenci: Prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc. Ústav hygieny a epidemiologie, 1.LF UK+VFN 120 00 PRAHA 2. Studničkova 7 vladimir.bencko@lf1.cuni.cz