Antibiotica kunnen op verschillende manieren de groei van bacteriën verhinderen of de bacteriën doden. Bacteriën proberen dit te omzeilen, als dat lukt noemen we ze resistent. En daar zijn ze goed in: er zijn multiresistente bacteriën die resistent zijn geworden tegen de meeste in de gezondheidszorg bekende en gebruikte antibiotica. Infecties met multiresistente bacteriën zijn hierdoor erg lastig te behandelen. In de gezondheidszorg zien we een toename van ziektes die vanwege dit probleem steeds moeilijker te behandelen worden. En ook in de voedselketen komen multiresistente bacteriën vaker voor, vooral bij vee. Ziekteverwekkers kunnen zich via dieren of voedsel verspreiden naar mensen.

Uitwisselen van resistentie via mobiele genetische pakketjes

Bacteriën kunnen specifieke genen verwerven die hen helpen resistent te worden. Deze genen worden resistentiegenen genoemd. Vaak zijn ze aanwezig op mobiele genetische elementen, die – zoals de naam mobiel suggereert – gedeeld kunnen worden tussen bacteriën. Plasmiden zijn een voorbeeld van dergelijke elementen. Het zijn kleine cirkels van DNA die bacteriën onderling uit kunnen wisselen. Als een plasmide met een resistentiegen wordt overgedragen van de ene bacterie naar de andere, wordt de bacterie meteen ook resistent.

De overdracht van plasmiden is in de microbiologie al lang bekend, evenals het feit dat resistentiegenen op deze manier worden gedeeld. Maar wat niet bekend is, zijn belangrijke details zoals hoe snel dit gaat, hoeveel plasmiden uitgewisseld worden en hoe dit gaat tussen verschillende bacteriestammen. Voor deze studie gebruikten de onderzoekers verschillende E. coli-stammen geïsoleerd uit vlees. De isolaten bleken één tot vijf bekende plasmiden te dragen.

Een methode om resistentieoverdracht te bestuderen

Als onderdeel van haar promotieonderzoek heeft Tania Darphorn een methode opgezet om de isolaten samen te incuberen met een ontvangende stam die geen plasmiden draagt. Hierdoor kon het team de dynamiek en overdrachtssnelheden van resistentieplasmiden precies volgen over de tijd. Ze ontdekten dat totale overdracht percentages relatief laag waren, slechts ongeveer drie procent van de geteste bacteriën ontving plasmiden. Maar het proces lijkt wel snel op te starten: binnen een uur co-incubatie hebben bacteriën al plasmiden ontvangen. Bovendien lijkt het overdrachtsproces sneller te gaan wanneer bacteriën meerdere in plaats van slechts één plasmide hebben, wat lijkt te suggereren dat multiresistente bacteriën meer potentieel hebben om hun plasmiden over te dragen dan bacteriën met minder plasmiden. Om te visualiseren wat er gebeurt, hebben de onderzoekers samen met Anita Grootemaat en Nicole van der Wel van het Elektronenmicroscopie Centrum Amsterdam van het AUMC de structuren zichtbaar gemaakt die de bacteriën gebruiken om plasmiden uit te wisselen. Bacteriën met snellere overdrachtssnelheden bleken meer van deze structuren te hebben. Waarom dit het geval is, is iets wat nog verder onderzocht moet.

Met deze studie ontwikkelden de onderzoekers een methode om de overdracht van resistentieplasmiden in bacteriën betrouwbaar te bestuderen. Door dit te doen, kunnen we meer te weten komen over de exacte details van hoe multiresistente bacteriën zich onder stammen verspreiden, hopelijk leidend tot potentiële zwakke plekken die ons kunnen helpen de verspreiding van multiresistente genen te vertragen of zelfs te voorkomen.

Publication

Darphorn TS, Koenders-van Sintanneland BB, Grootemaat AE, van der Wel NN, Brul S, ter Kuile BH (2022) Transfer dynamics of multiresistance plasmids in Escherichia coli isolated from meat. PLoS ONE 17(7): e0270205.