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ERC

network evolution Ergebnis in Kürze

Project ID: 202591
Gefördert unter: FP7-IDEAS-ERC
Land: Ungarn

Die Evolution der Arzneimittelresistenz

Die mikrobielle Resistenz gegen Arzneimittel hat in den letzten Jahren in der Prävalenz zugenommen und ist ein ernstes klinisches Problem. Bevor sie mit der Entwicklung neuer Antibiotika anfangen, müssen Wissenschaftler die Evolution der mikrobiellen Resistenz verstehen. 
Die Evolution der Arzneimittelresistenz
Zellen haben die faszinierende Fähigkeit, sich auf genetische und umweltbedingte Störungen anzupassen. Dies führt oft zur Reorganisation ihrer metabolischen Netzwerke oder zu Veränderungen von Genregulation und -expression. Allerdings wissen wir noch nicht viel über diese Prozesse, weder auf molekularer noch auf evolutionärer Ebene. Groß angelegte, systematische Laboruntersuchungen sind erforderlich, um die Entwicklung von bakterieller Kreuzresistenz und Überempfindlichkeit unter kontrollierten Bedingungen zu erforschen.

Um diese Lücke zu füllen, verwendeten die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts NETWORK EVOLUTION (Integrated evolutionary analyses of genetic and drug interaction networks in yeast) das Bakterium Escherichia coli, um einen integrierten systembiologischen Ansatz für die Entschlüsselung von Kreuzresistenz zwischen Antibiotika anzuwenden. Sie kombinierten Hochdurchsatz-Laboransätze, Vollgenomsequenzierung und Bioinformatik, um evolutionäre Experimente zu interpretieren und im Labor entwickelte resistente Stämme zu untersuchen.

Die Forscher präsentierten die erste experimentelle Karte von Kreuzresistenz und kollateralen Empfindlichkeitswechselwirkungen. Die Ergebnisse zeigten, dass zwei Antibiotika evolutionär miteinander verbunden sind, wenn die Anpassung an eines der Antibiotika die Empfindlichkeit gegenüber dem anderen veränderte. Diese Vernetzung stand im Einklang mit umfangreichen Daten zur Co-Resistenz von klinischen Isolaten der gleichen Spezies, was die medizinische Relevanz dieser einzigartigen Ressource deutlich macht.

Die Analyse der evolutionären Karte ergab allgemeinen Grundsätze für die Steuerung der Evolution von Kreuzresistenzmustern. Dieses Ergebnis ebnete den Weg für In-silico-Methoden zur Vorhersage einer Kreuzresistenz-Neigung von neuartigen antimikrobiellen Verbindungen. Darüber hinaus identifizierte das Konsortium einen molekularen Mechanismus der Überempfindlichkeit von antibiotikaresistenten Bakterien gegenüber anderen Mitteln. Dies wird zweifellos das rationale Design von sequentiellen Multidrug-Therapien unterstützen.

Insgesamt befasste sich NETWORK EVOLUTION mit Schlüsselfragen zur mikrobiellen Anpassung an Antibiotika. Wichtig war die Erkenntnis, dass es möglich ist, Muster der Evolution vorherzusagen, die auf lange Sicht helfen werden, fundierte Entscheidungen in der Medizin zu treffen.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Evolution, Medikamentenresistenz, Antibiotika, Kreuzresistenz, Überempfindlichkeit 
Datensatznummer: 188508 / Zuletzt geändert am: 2016-09-09
Bereich: Biologie, Medizin