Бактерии из окружающей среды проникают в лёгкие во время инфекции и передают гены устойчивости к антибиотикам болезнетворным бактериям.
Рисунок: Колонии бактерий Pseudomonas aeruginosa от пациента с муковисцидозом. Бактерии выращены на агаровой среде.
Источник: Лаборатория Прадипа Сингха / Медицинская школа Вашингтонского университета
Пациенту с тяжёлой инфекцией назначают сильнодействующий антибиотик. Надежды на улучшение высоки, но сразу после начала терапии устойчивость к препарату возрастает в тысячи раз. Как такое могло произойти?
Учёные из Медицинской школы Вашингтонского университета сообщают о неожиданном механизме в статье, опубликованной 23 июля в журнале Nature Microbiology.
«Считалось, что развитие резистентности у пациентов вызвано накоплением мутаций в бактериальном геноме, — отмечает доктор Сардар Караш (Sardar Karash), доцент-исследователь кафедры микробиологии и ведущий автор исследования. — Поскольку этот процесс происходит постепенно, у врачей есть время отреагировать».
Однако исследователи обратили внимание на пациентов с муковисцидозом, которые не вписывались в эту картину. У людей с муковисцидозом развиваются тяжёлые лёгочные инфекции, требующие интенсивной антибактериальной терапии. У некоторых пациентов устойчивость к антибиотикам возрастала более чем в 10 000 раз сразу после начала лечения.
Это казалось бессмысленным. Исследователи захотели выяснить, как такое возможно.
Караш секвенировал сотни бактерий, выделенных из образцов пациентов, чтобы найти мутации, которые могли бы объяснить экстремальную резистентность. Но он ничего не нашёл.
«Мы использовали самые современные методы, — говорит Караш, — но они секвенируют короткие цепи ДНК, а затем сшивают их вместе. Это отлично подходит для поиска мутаций, но так можно пропустить новые приобретённые фрагменты ДНК».
Повинуясь интуиции, Караш сменил стратегию. Он применил метод секвенирования длинных непрерывных цепей ДНК.
«Это дало нам ответ, — рассказывает доктор Колин Маноил (Colin Manoil), профессор-исследователь в области геномики, участвовавший в проекте. — Секвенирование длинных цепей показало, что лёгочные патогены приобрели кольцевые фрагменты ДНК, называемые плазмидами, которые содержали новые гены резистентности».
Караш внедрил новые гены в чувствительные к препаратам бактерии, и их устойчивость резко возросла.
Но как эти плазмиды попали в лёгкие пациентов и проникли внутрь бактерий?
«Многие бактерии не могут захватывать плазмиды самостоятельно, поэтому мы заподозрили, что им кто-то помог», — отмечает доктор Прадип Сингх (Pradeep Singh), профессор микробиологии и медицины, старший автор исследования.
Затем команда изучила другие бактерии, полученные от пациентов. Исследователи заметили, что в образцах из лёгких некоторых пациентов непосредственно перед развитием резистентности временно появлялись бактерии из окружающей среды.
Караш секвенировал эти бактерии и нашёл неопровержимое доказательство: бактерии из окружающей среды содержали идентичные плазмиды, вызывающие резистентность. Затем он обнаружил, что они могут передавать плазмиды чувствительным к антибиотикам патогенам, которые уже вызвали инфекцию в лёгких пациентов. Это мгновенно повышало устойчивость к антибиотикам в тысячи раз.
«Время от времени мы видим бактерии из окружающей среды в образцах пациентов, — говорит Сингх, — но мы считали их довольно безобидными, поскольку они не очень вирулентны и появляются лишь временно».
Теперь исследователи думают иначе.
«Если бактерии из окружающей среды могут переносить гены резистентности внутрь человеческих органов, нам стоит задуматься о том, какие ещё гены могут быть переданы», — подчёркивает Караш.
«Бактерии из окружающей среды крайне разнообразны, — добавляет Сингх. — Они могут нести гены, способные практически на всё».
Помимо устойчивости к антибиотикам, гены бактерий из окружающей среды могут помочь патогенам получать больше питательных веществ, блокировать иммунный ответ и разрушать барьеры, ограничивающие распространение инфекции.
Исследователи надеются, что такие подходы, как мониторинг окружающей среды и изоляция, а также новые стратегии блокирования переноса генов, помогут снизить эту опасность.
Журнал
Nature Microbiology
DOI
10.1038/s41564-026-02414-3
Метод исследования
Экспериментальное исследование
Объект исследования
Образцы тканей человека
Название статьи
Бактерии из окружающей среды проникают в лёгкие во время инфекции и передают гены устойчивости к антибиотикам болезнетворным бактериям.
Дата публикации статьи
23 июля 2026 г.