Utforska den mörka sidan av Staphylococcus aureus, en bakterie som är resistenta mot flera läkemedel - även de som ännu inte har testats på människor.

20 februari 2025 function

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har framhävt följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets trovärdighet:

faktagranskad

peer-reviewed publicering

pålitlig källa

korrekturläst

av Delthia Ricks, Phys.org

Brittisk läkare och mikrobiolog Alexander Fleming, upptäckaren av penicillin för nästan 100 år sedan, var först med att varna för farorna med antibiotikaresistens.

I sitt Nobeltal 1945, 27 år efter sin genombrottsupptäckt, gav Fleming världen en varning om en potentiellt mörk framtid för hans mirakeldrog vid missbruk eller överanvändning av medicinen. Det var en varning som antydde problem framåt för en stor del av farmakopein som kallas för antimikrobiella läkemedel.

Nu samarbetar mikrobiologer i Ungern och Kina för att förutse resistens mot läkemedel bland stammar av Staphylococcus aureus när de exponeras för antibiotika som ännu inte har nått marknaden.

Samma forskning pågick i USA med S. aureus och flera andra bakteriearter, men avbröts vid övergången till Trumpadministrationen.

S. aureus är den mikrobiella världens Dr. Jekyll och Mr. Hyde. Den finns ofarligt på huden och i näshålan, en samarbetande bakterie som ingår i människans mikrobiom. Men den existerar också som en läkemedelsresistent patogen, och mikrobiologer har funnit att många av dessa bakterier är resistenta mot flera antibiotika.

Värre, det samarbetande teamet i Ungern och Kina ger både en förnyelse av Flemings tidigare varning och en 2000-tals twist på hans oro. Patogena stammar av S. aureus är inte bara resistenta mot många antibiotika på apotekshyllorna, utan de får snabbt resistens mot antibiotikakandidater som håller på att utvecklas, vilket avvisar mediciner innan de ens testas på människor.

'Den fortsatta ökningen av antimikrobiell resistens är en allvarlig global oro och har jämförts med en pandemi,' skriver Dr. Ana Martins från enheten för syntetisk och systembiologi vid Biological Research Center i Szeged, Ungern. Martins är huvudförfattare till en ny studie om antibiotikaresistens publicerad i Science Translational Medicine.

'Flera antibiotikakandidater är under utveckling mot Gram-positiva bakteriepatogener, men deras långsiktiga nytta är oklar,' fortsatte Martins och noterade att antibiotika under utveckling kan bli värdelösa innan de når den farmaceutiska marknaden. Flera bakteriearter i allmänhet, och flera varianter av S. aureus i synnerhet, har en genetisk förmåga att snabbt övervintra läkemedlen.

Alla S. aureus-stammar är en del av den stora gruppen av bakteriearter som kallas för Gram-positiva på grund av hur de reagerar på laboratoriefärgning, såsom kristallviolett. De skiljer sig från Gram-negativa bakterier - en verklig skurkgalleri av patogener - genom tjockleken på sina cellväggar. Gram-positiva bakterier har en tjock peptidoglygansvägg och ser lila ut när de färgas; Gram-negativa bakterier blir rosa.

Staph aureus är omedelbart igenkännbart när det ses under ett mikroskop: kluster av sfäriska bakterier som, när de färgas med kristallviolett, påminner om druvklasar. Oofärgade är de samma kluster av sfärer, men gula-gyllene till färgen, därav namnet 'aureus', latin för guldig.

Upptäck det senaste inom Vetenskap, teknik och rymden med över 100 000 prenumeranter som förlitar sig på Phys.org för dagliga insikter. Anmäl dig till vårt kostnadsfria nyhetsbrev och få uppdateringar om genombrott, innovationer och forskning som betyder något - dagligen eller veckovis.

Forskningen av Martins och hennes samarbetspartners var utformad för att lokalisera de biologiska mekanismer som främjar resistens. Forskningen behandlade också en annan fråga: Varför är vissa nyligen godkända antibiotika till en början framgångsrika men visar sig vara problematiska, i vissa fall, under neutraliserande kraften från S. aureus?

'Ett tydligt exempel är dalbavancin, ett behandlingsalternativ för patienter infekterade med meticillinresistent Staphylococcus aureus, MRSA,' påstod Martins.

'Trots cirka ett decennium av intensiv forskning och betydande finansiering, uppstod resistens mot dalbavancin inom en kort period av bara två år efter dess kommersialisering och hotade hela företaget och underströk den osäkra naturen av att bekämpa bakterieresistens.'

För att förstå kapaciteten hos S. aureus att bli ett läkemedelsresistent hot är det viktigt att notera att det är en del av en enormt komplex familj. Mer än 30 typer av Staphylococcus-bakterier har identifierats.

Medan S. aureus trivs harmlöst på huden och i övre luftvägarna, kan patogen S. aureus vara en potent orsak till hud- och blodbanainfektioner, lunginflammation, matförgiftning, endokardit, beninflammationer och toxiskt chocksyndrom.

Dess patogena mörka sida är resultatet av virulensfaktorer som möjliggör att den kan kringgå ståndaktiga försvar från immunsystemet, särskilt när sår eller andra djupa skador bryter igenom huden och djupare vävnader. Varje bakteriecell bär också flera mobil genetiska element, som Martins och hennes kollegor underströk, vilket gör att den snabbt kan anpassa sig till nya miljöer och få nya egenskaper.

För att avgöra om de kunde förutsäga uppkomsten av antibiotikaresistens, undersökte Martins och kollegor hur S. aureus interagerade med åtta experimentella och nyligen godkända antibiotika. Laget analyserade också varför S. aureus avvisade väl etablerade läkemedel, som dalbavancin.

Teamet upptäckte att resistens kunde förutsägas baserat på genmutationer som finns i den övergripande populationen av S. aureus, som ett resultat av ett överflöd av mobil genetiska element som kan delas inom bakteriekolonier.

När Martins och hennes medarbetare exponerade bakterierna för läkemedlen, kunde mikroberna enkelt besegra läkemedlen. Antibiotikaresistens utvecklades tydligen från urvalet av förhandenvarande genetiska varianter, fann teamet.

'Vi jämförde resistensprofiler för tre antibiotika med lång klinisk historia med de för fem antibiotika som för närvarande utvecklas eller nyligen införts i klinisk praxis,' förklarade Martins. 'De senaste antibiotika visar kraftfull aktivitet mot olika Gram-positiva bakterier och fungerar som potentiella behandlingsalternativ mot infektioner orsakade av läkemedelsresistent S. aureus.'

Med undantag för ett antibiotikum, som fortfarande var i forskningsfasen, ett läkemedel som kallas SCH79797, avvisade S. aureus varje experimentell och nyligen godkänd antibiotika som testades av forskargruppen. Forskarna blev förvånade över att S. aureus avvisade två kandidatantibiotika, afabacin och teixobactin, trots stor förhoppning om deras framgång.

Antibiotikaresistens är en av den medicinska världens mest akuta utmaningar, enligt Världshälsoorganisationen, och en anledning till att Martins och hennes kollegor jämförde resistenskrisen som en pandemi. Ingen region i världen har lämnats oskadd av antibiotika som misslyckas med att besegra resistenta bakterier.

WHO har uttalat att problemet är så kritiskt att läkemedelsresistens kommer att bli en av de främsta dödsorsakerna år 2050 om inte lösningar utvecklas redan nu.

En nedslående situation som belyses i forskningsrapporten är bristen på ett robust antal antimikrobiella medel i läkemedelsutvecklingspipeline. Läkemedelsföretag över hela världen har avbrutit sina antibiotikaforskningsprogram, vilket lämnar kliniker med få alternativ. Nästa bästa steg, enligt Martins och hennes kollegor, är att utvärdera läkemedlen innan de godkänns för bred användning.

'Vårt arbete betonar vikten av att förutsäga framtida evolution av resistens mot antibiotikakandidater i ett tidigt skede av läkemedelsutveckling,' avslutar Martins.

Mer information: Ana Martins et al, Antibiotic candidates for Gram-positive bacterial infections induce multidrug resistance, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adl2103

Tidskriftsinformation: Science Translational Medicine

© 2025 Science X Network