Karakterisering af Evolution af Antibiotika Resistens og Værtstilpasning i Salmonella Typhimurium Under Fluktuerende Antibiotika Tryk

Malene Nybo Othendal Nielsen

Studenteropgave: Speciale

Abstrakt

Den fortsat store fremkomst af patogene bakterier, der hurtigt udvikler resistens overfor en lang række antibiotika, kræver øjeblikkelig opmærksomhed verden over. Mange forskellige indgangsvinkler kan søges for at afhjælpe dette enormt aktuelle problem. Én tilgang er at grave dybere ned i forskningen og forståelsen af både hvordan resistens udvikles og hvilke omkostninger der er forbundet med denne udvikling. Ligeledes hvordan bakterierne kompenserer for disse omkostninger ved at udvikle sig under infektionen af værten, både ved tilstedeværelse og fravær af antibiotika. Dette studie har forsøgt at undersøge netop disse aspekter ved at udføre in vivo evolutions forsøg med gentagende infektioner af J774A.1 makrofagceller med Salmonella enterica Serovar Typhimurium under fluktuerende ciprofloxacintryk og dermed skabt sammenhængende cyklusser. En model for intracellulær evolution blev udviklet og tilpasset i to runder for at efterligne de parametre, der muliggør den resistensudvikling og værtstilpasning der observeres i kliniske isolater fra S. Typhimurium infektioner. Genomsekventering af både laboratorie evolverede stammer og kliniske isolater blev brugt til at undersøge den mulige resistensudvikling og de underliggende adaptive mekanismer. Kliniske isolater fra Statens Serum Institut blev anvendt til at vurdere de fænotypiske konsekvenser af både værtstilpasning og resistensudvikling i sammenligning med laboratorie evolverede stammer fra dette studie. Der blev ikke observeret nogen forskel vedrørende vækst og intracellulær replikation mellem relevante stammer. Ingen resistente kloner blev udviklet og identificeret gennem in vivo evolutionsforsøgene. Men en C-deletion, der forårsager et skift i læserammen i barA, blev identificeret i en vildtype stamme evolveret i 14 cyklusser á fem timers infektion hver uden antibiotika tilstede. Mutationen havde ingen fænotypisk effekt eller effekt på ekspressionen af relaterede gener. Derudover blev der identificeret store deletioner på henholdsvis 1500 bp og 7 kbp, der dækker det samme genetiske område, i to individuelle vildtypestammer evolveret i 10 cyklusser á 22 timers infektion hver med 0,1 μg /mL ciprofloxacin til stede under hver cyklus. Ingen af deletionerne havde en effekt på vækst eller intracellulær replikation sammenlignet med ikke-evolverede laboratoriestammer og resistente eller sensitive kliniske isolater. En replikationskurve, der afslørede et særligt intracellulært replikationsmønster med en sen replikationsstart af S. Typhimurium, blev bestemt og anvendt til at vurdere og tilpasse de eksperimentelle procedurer vedrørende in vivo evolutionsforsøgene. Dette studie har givet et nyt indblik i en passende model for in vivo evolution, cykling af infektion og undersøgelse af værtstilpasning. Resultaterne har vist, at S. Typhimurium tilpasser sig værtsmiljøet og et fluktuerende antibiotikatryk gennem genetiske ændringer.

UddannelserMedicinalbiologi, (Bachelor/kandidatuddannelse) Kandidat
SprogEngelsk
Udgivelsesdato2019
Antal sider90
VejledereLotte Jelsbak

Emneord

  • Antibiotika resistens
  • Værtstilpasning
  • Evolution