Исследователи из Института Сенгера, Университета Осло и Арктического университета Норвегии разработали новый способ анализа плазмид — кольцевых структур ДНК в кишечной палочке (E. coli). Они отследили, как гены перемещаются между бактериями, выявили барьеры, мешающие этому обмену, и даже проследили вспышки разных штаммов E. coli за последние 300 лет, связав их с конкретными плазмидами.

• Одна из плазмид заставляет E. coli вырабатывать токсин, убивающий другие бактерии. Это может стать основой для новых лекарств.
• Устойчивость к антибиотикам и способность убивать соседей (бактериоцины) редко встречаются в одном штамме.

Бактерии постоянно конкурируют за место в кишечнике. Большинство E. coli безвредны, но при ослабленном иммунитете могут вызвать тяжелые инфекции. Плазмиды помогают им обмениваться генами, например, устойчивости к антибиотикам. Раньше отследить эти процессы было почти невозможно из-за сложности структуры плазмид.

Ученые проанализировали 4485 плазмид из 2000 образцов крови за 16 лет и создали «карту» их эволюции. Это позволило:

• Понять, как плазмиды и бактерии развиваются вместе.
• Найти связь между прошлыми вспышками и конкретными плазмидами.
• Обнаружить, что штаммы с бактериоцинами подавляют даже устойчивые к антибиотикам E. coli.

Этот ресурс поможет создавать targeted-терапии, уменьшая зависимость от антибиотиков широкого спектра. А если безопасный штамм сможет вытеснить опасный, его можно будет использовать для защиты здоровья.

Наша работа раскрывает «войну» между штаммами E. coli. Например, бактериоцины — их оружие против конкурентов. Понимание этих механизмов может помочь остановить распространение опасных бактерий, — говорит Серхио Арредондо-Алонсо, соавтор исследования.

Мы заполнили пробелы в эволюции плазмид за 300 лет. Теперь можно изучать, как окружающая среда влияет на устойчивость бактерий, — добавляет профессор Пал Йонсен.

Этот прорыв дает три ключевых преимущества:

1. Точечное лечение — вместо «ковровых бомбардировок» антибиотиками можно будет воздействовать на конкретные плазмиды, снижая риск устойчивости.
2. Прогнозирование вспышек — понимание эволюции плазмид поможет предсказывать распространение опасных штаммов.
3. Биологическое оружие против бактерий — бактериоцины могут стать альтернативой антибиотикам, особенно против супербактерий.

Ранее ученые сделали вывод, что некоторые антибиотики продлевают бактериям жизнь.