Bakteria E. coli może rozprzestrzeniać się tak szybko jak świńska grypa

Badacze z Wellcome Sanger Institute, Uniwersytetu w Oslo, Uniwersytetu Helsińskiego oraz Uniwersytetu Aalto w Finlandii wykorzystali dane genomowe z Wielkiej Brytanii i Norwegii, by opracować model transmisji bakterii. Ich odkrycie otwiera nowe możliwości w monitorowaniu i kontrolowaniu bakterii opornych na antybiotyki — zarówno w społeczeństwie, jak i w placówkach medycznych.

E. coli – niepozorna bakteria o dużym potencjale

Escherichia coli to bakteria naturalnie występująca w ludzkim jelicie. Większość jej szczepów jest nieszkodliwa, ale niektóre mogą wywoływać poważne zakażenia układu moczowego, sepsę, a nawet infekcje krwi.

Nowe badania, opublikowane 4 listopada w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications, pokazują, że jeden ze szczepów E. coli może rozprzestrzeniać się równie szybko jak wirusy wywołujące globalne epidemie.

Trzy szczepy pod lupą

Zespół badaczy przeanalizował trzy główne szczepy E. coli obecne w populacjach Wielkiej Brytanii i Norwegii. Dwa z nich wykazują wielolekooporność, co czyni je szczególnie niebezpiecznymi w szpitalach, gdzie infekcje są trudne do leczenia.

Wyniki pokazują, że szczep ST131-A przenosi się między ludźmi z prędkością typową dla niektórych wirusów, mimo że E. coli nie rozprzestrzenia się drogą kropelkową. Dwa pozostałe – ST131-C1 i ST131-C2 – rozprzestrzeniają się wolniej, ale w środowisku szpitalnym mogą stanowić poważne zagrożenie.

Nowy sposób mierzenia zakaźności bakterii

Dotychczas stopień zakaźności (określany tzw. współczynnikiem reprodukcji R0) był stosowany głównie do wirusów. Teraz naukowcy po raz pierwszy obliczyli R0 dla bakterii bytującej w ludzkim mikrobiomie jelitowym. Aby to osiągnąć, połączyli dane z projektu UK Baby Biome Study z danymi genomowymi z nadzoru nad zakażeniami krwi. Korzystając z zaawansowanej platformy analitycznej ELFI (Engine for Likelihood-Free Inference), opracowali model, który pozwolił precyzyjnie określić tempo transmisji trzech badanych szczepów.

„Dzięki dużej ilości systematycznie zebranych danych mogliśmy stworzyć model symulacyjny, który pozwala przewidzieć R0 dla E. coli. To pierwsze tego typu badanie nie tylko dla tej bakterii, ale dla jakiejkolwiek zasiedlającej ludzkie jelita” – mówi Fanni Ojala z Uniwersytetu Aalto.

Bakterie jak wirusy – zagrożenie dla zdrowia publicznego

E. coli może rozprzestrzeniać się poprzez bezpośredni kontakt, np. pocałunki, lub pośrednio, przez wspólne powierzchnie, żywność czy wodę. Kiedy dostanie się do układu moczowego lub krwi, może prowadzić do ciężkich infekcji, zwłaszcza u osób z obniżoną odpornością. Co gorsza, rośnie liczba przypadków oporności bakterii na leczenie. W samej Wielkiej Brytanii ponad 40% infekcji krwi wywołanych przez E. coli jest odpornych na kluczowe antybiotyki – to niepokojący trend o zasięgu globalnym.

Co dalej? Genetyka pod kluczem rozprzestrzeniania

Jak podkreśla prof. Jukka Corander z Wellcome Sanger Institute i Uniwersytetu w Oslo, zrozumienie czynników genetycznych wpływających na tempo rozprzestrzeniania się E. coli może pomóc w opracowaniu nowych metod diagnostyki i terapii:

„Posiadanie danych R0 dla E. coli pozwala nam obserwować, jak bakterie szerzą się w populacji i porównywać to z innymi infekcjami. To klucz do lepszego zrozumienia ich zachowania i opracowania skuteczniejszych strategii leczenia.”

Przełom w badaniach nad bakteriami

To pierwsze badanie, które zastosowało narzędzia epidemiologiczne znane z analizy wirusów do bakterii bytujących w jelitach. Wyniki mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki naukowcy śledzą rozprzestrzenianie się mikroorganizmów i reagują na zagrożenia zdrowotne.

Dzięki połączeniu genomiki, modelowania komputerowego i danych klinicznych, badacze otworzyli nowy rozdział w zrozumieniu bakteryjnych epidemii – i pokazali, że granica między „bakteriami” a „wirusami” może być cieńsza, niż myśleliśmy.

Źródło: Wellcome Trust Sanger Institute