Интернет-ресурс дает возможность исследователям визуально оценивать уровень устойчивости у населения стран мира и сопоставлять его с социоэкономическими и клиническими факторами. Это позволит поднять контроль за нарастающей лекарственной устойчивостью на качественно новый уровень.
Микрофлора (микробиота, или микробиом) человека — это совокупность всех микробов, населяющих тело человека. Больше всего бактерий в кишечнике — десять триллионов, что сопоставимо с числом клеток нашего тела (они меньше, поэтому компактно размещаются у нас в животе). Кишечная микробиота одна из самых важных для жизни человека, она помогает в пищеварении, защищает от болезнетворных бактерий, участвует в работе иммунной, эндокринной и даже нервной системы. По сути это еще один орган человека, только состоящий не из человеческих, а микробных клеток.
Прочтение генетической информации всех бактерий кишечника (их метагенома) показало, что у двух случайно выбранных людей могут диаметрально различаться составы кишечных сообществ, но их общая сумма будет обеспечивать схожий набор функций. Судя по анализу микробных генов, различных функций в микробиоте закодировано на два порядка больше, чем в геноме человека. Внутри себя каждый из нас носит настоящую биофабрику, способную к переработке и синтезу множества активных веществ.
При приеме антибиотиков человеком в его организме выживают те бактерии, которые несут гены, наделяющие их защитой от антибиотиков (гены лекарственной устойчивости). Весь набор генов лекарственной устойчивости в микробиоте называется резистомом. Получается, что, принимая антибиотики, человек проводит у себя в кишечнике искусственный отбор на повышение резистома кишечного сообщества микробов.
Казалось бы, в чем проблема? Ведь это всего лишь наша нормофлора, обычные бактерии, в большинстве полезные. Но если чувствительная к антибиотику "плохая" бактерия, возбудитель инфекции, встретится с нормальной, то может позаимствовать у последней эти гены устойчивости (за счет горизонтального переноса генов). И стать "очень плохой", потому что теперь от нее не вылечиться данным лекарством. Описанная встреча может произойти в кишечнике не того человека, который лечился антибиотиком, а другого или во внешней среде — бактериям свойственно передаваться от человека к человеку.
Антибиотики попадают к кишечным микробам не только в виде лекарств. Они применяются с 1950-х годов в сельском хозяйстве как стимулятор роста для скота. Вместе с мясом и молоком в наш организм попадают и малые дозы антибиотиков, которые тоже вносят вклад в расширение репертуара генов лекарственной устойчивости. Вегетарианство не спасет: как антибиотики, так и бактерии, устойчивые к ним, могут попадать к нам с овощами, которые удобряют навозом от скота, накормленного антибиотиками.
Похожая картина наблюдается и в других микробиомных популяциях в нашем организме: в дыхательных органах, мочеполовой системе и других. А в итоге получается, что, принимая антибиотики, каждый из нас и человечество в целом повышает вероятность появления superbugs — суперпатогенных микробов, коллекционеров генов устойчивости, против которых бессильны все известные виды антибиотиков. Сейчас по всему миру ведется множество исследований, направленных на то, чтобы побороть растущую лекарственную устойчивость.
У каждого из нас свой состав кишечного сообщества микробов со своим набором генов устойчивости. При этом он варьирует у населения из разных социальных групп и стран. Выращивать в лаборатории отдельно каждый из тысяч видов микробов и выяснять, к каким антибиотикам он устойчив — невыполнимая на практике задача. Более того, один и тот же вид микробов у разных людей может обладать разным профилем устойчивости. С другой стороны, прочтение всей генетической информации микробиоты человека — метагеномное ДНК-секвенирование — дает общую картину того, какие гены устойчивости есть, и позволяет понять, как патогены снабжаются генами резистентности.
Наша исследовательская группа исходила из того, что чем больше у определенной группы населения уровень и разнообразие резистома, тем больше вероятность возникновения в этом сообществе новых устойчивых возбудителей заболеваний, подчерпнувших гены резистентности от кишечной микробиоты. Надо лишь собрать все имеющиеся на сегодня данные по кишечным метагеномам в единый реестр, доступный не только научному сообществу, но и практикующим врачам, максимально наглядный и удобный в работе с ним. Так появилась наша карта ResistoMap.
Большинство исследований в мире в этой области проводятся на государственные деньги, и обычно полученные на деньги налогоплательщиков результаты авторы обязаны выложить в открытый доступ. Поэтому всевозможные замеры процессов и генетической информации о живых организмах оказываются на специальных сайтах, откуда их может взять каждый желающий. Благодаря этому нам удалось собрать и объединить метагеномные данные, полученные в одинаковом формате в разных исследованиях микробиоты кишечника лабораториями со всего мира. Оставалось провести метаанализ — обработав их единообразно и совместив на общей карте, показав таким образом разнообразие генов устойчивости в кишечнике у сотен людей со всего мира.
Карта ResistoMap размещена на общедоступном сайте. На карте мира отображается средний уровень устойчивости, а ниже — на клетчатом графике, диаграмме интенсивности (heatmap) — более детальная информация: резистом по группам антибиотиков. Пользователь может фильтровать и группировать данные по возрасту, странам, диагнозу. Это позволяет сформировать нужный исследователю срез большого мирового массива данных и проанализировать закономерности в выборке.
Код программного обеспечения прозрачен и общедоступен. После публикации научной статьи о ресурсе его уже начали использовать ученые из других стран. Сейчас на карту нанесены данные по населению из 15 стран мира, но ожидается пополнение: разработчики пригласили всех пользователей ресурса принять участие и добавить свои данные на карту, чтобы совместно сделать карту более информативной для понимания общей картины распространения устойчивости через микробиоту в мировом масштабе и полезной в практическом плане. Как говорит сотрудник нашего исследовательского коллектива Константин Ярыгин, "наш инструмент подскажет исследователям новые идеи, как оптимизировать схемы применения антибиотиков в медицине, а также в сельском хозяйстве".
Параллельно с разработкой карты биоинформатики создали алгоритмы анализа метагеномных данных, которые позволили отследить, как гены устойчивости кочуют между геномами разных кишечных микробов у одного и того же пациента в ходе антибиотикотерапии. А микробиологи выделили отдельные виды из микробиоты и показали, как микробный вид, чувствительный к антибиотику, сменяется своей устойчивой разновидностью после курса лечения. В перспективе анализ кишечного резистома отдельно взятого человека позволит персонализироовать курс приема антибиотиков.
Работа проведена в рамках проекта "Оценка вариабельности резистома микробиоты кишечника у жителей РФ для обнаружения путей передачи и распространения антибиотикорезистентности" при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект N15-14-00066).
· 64% полагают, что антибиотиками можно лечить простуду и грипп, хотя антибиотики на вирусы не действуют.
· 32% полагают, что с улучшением самочувствия следует прекратить прием антибиотиков, а не завершать предписанный курс лечения.
· 76% полагают, что устойчивость к антибиотикам наступает в результате формирования в организме резистентности к антибиотикам. В действительности же бактерии, а не люди или животные становятся устойчивыми к антибиотикам и их распространение вызывает трудноизлечимые инфекции.
· 66% полагают, что индивидуумы не подвергаются риску заразиться устойчивой к антибиотикам инфекцией, если они лично принимают антибиотики, как это им предписано.
· 44% считают, что устойчивость к антибиотикам является проблемой лишь для тех, кто их регулярно принимает. В действительности любой человек любого возраста в любой стране может заразиться устойчивой к антибиотикам инфекцией.
· 64% полагают, что медики решат эту проблему до того, как она станет слишком серьезной.
· 73% считают, что фермеры должны давать меньше антибиотиков животным, употребляемым в пищу.
По данным опроса ВОЗ, проведенного 2015 году среди 10 тыс. респондентов в 12 странах.
