Genomika „si bleskově posvítila“ na charakter nové E. coli

Udivující byla už jen rychlost, s jakou byl přečten její genom. Ten se skládá z více než pěti milionů bazí. Jde však o genom velice variabilní a heterogenní. Jen 20 % všech genů je společných všem kmenům E. coli. Proto je čtení každého genomu nových kmenů do značné míry skokem do neznámé vody.

Jako první byl přečten genom laboratorního kmene K12. Jeho sekvence byly zveřejněny v roce 1997 v prestižním vědeckém časopisu Science. Tento průlomový počin byl završením patnáctileté usilovné práce. Poslední kompletně přečtený genom E. coli patří patogennímu enteroagregativnímu a enterohemorrhagickému kmeni, který vyvolal epidemii v Německu. Nejnovějšími aparaturami Ion Personal Genome Machine firmy Life Technologies využívajícími tzv. polovodičového sekvenování se podařilo čínskému týmu a týmu amerických a německých genetiků získat sekvence kompletního genomu patogenního kmene během pouhých tří dnů, přičemž vlastní sekvenování trvalo jen dvě hodiny.

Velmi rychle se tak otevřely možnosti pro konstrukci nových, vysoce specifických a spolehlivých diagnostických souprav využívajících specifické sekvence bakterie. Zároveň se lékaři i mikrobiologové dozvídají cenné informace o vlastnostech a evoluční historii patogenního kmene.

Podle čínských genetiků se dědičná informace německého kmene E. coli shoduje z 93 % s enteroagregativní bakterií Escherichia coli kmene EAEC 55989, který byl už dříve izolován ve Středoafrické republice jako původce těžkých průjmových onemocnění. Genom německé bakterie je však zásadním způsobem modifikován horizontálním přenosem genů z jiných patogenních kmenů E. coli. Jeden gen mohl být horizontálně přenesen i ze Salmonella enterica. Stejně tak byly horizontálním přenosem vneseny do genomu nového kmene E. coli geny pro rezistenci k antibiotikům. Bakterie vzdoruje četným antibiotikům ze skupiny aminoglykosidů, makrolidů a beta‑laktamů.

Němečtí lékaři zatím antibiotika pro léčbu nenasazovali v obavě, aby v reakci na antibiotikum nedošlo ke zvýšení produkce toxinů bakteriemi, případně i k uvolnění toxinů z buněk usmrcených bakterií. Bakterie je negativní na shigatoxin 1, ale pozitivní na shigatoxin 2. V posledních několika dnech ale v některých německých nemocnicích přistoupili po rozsáhlých konzultacích s odborníky z Institutu Roberta Kocha k léčbě antibiotiky u vybraných pacientů s tím, že musí být velmi podrobně monitorována reakce pacientů na léčbu.

Naděje v podobě nové monoklonální protilátky?

Proti následkům infekce v podobě hemolyticko‑uremického syndromu (HUS) se zkouší nejméně u dvou stovek pacientů nová monoklonální protilátka eculizumab cílená proti proteinu C5 komplementové kaskády. Zatím se protilátkou léčili jen pacienti postižení dědičnou paroxysmální noční hemoglobinurií, při níž jsou erytrocyty zvýšeně citlivé k poškození komplementem. Studie publikovaná nedávno v prestižním lékařském časopisu Journal of the American Medical Association prokázala, že eculizumab výrazně zlepšil zdravotní stav tří pacientů s HUS. Výrobce eculizumabu společnost Alexion poskytla německým nemocnicím lék pro pacienty s HUS zdarma. Vidí v epidemii příležitost k dokončení testů potřebných ke schválení protilátky pro léčbu HUS.

Jak vyplynulo z genomické studie, postrádá nový kmen E. coli gen eae pro adhezní protein intimin. To by mohlo vysvětlovat častější onemocnění dospělých a poměrně řídký výskyt infekcí u dětí. Kmeny eae‑negativních E. coli byly již dříve popsány při infekcích dospělých. Důvod, proč činí absence adhezní molekuly intiminu dospělé pacienty vnímavějšími k infekci, není jasný.

Vedle široké škály genů zajišťujících bakterii odolnost k antibiotikům nese tento mikrob i gen, který jej činí odolným k oxidu teluričitému. Ten se používal k léčbě infekčních chorob, jako je lepra nebo tuberkulóza, v dobách, kdy nebyla k dispozici antibiotika. Rezistence může být dědictvím z předantibiotické éry. Odborníci však zatím dávají přednost hypotéze, podle níž je rezistence k oxidu teluričitému nedávnějšího data. Množství teluru v životním prostředí v poslední době roste. Prvek se běžně užívá v elektronice. Hojně se těží, transportují a zpracovávají rudy s jeho obsahem. Bakterie mohla být vystavena účinkům teluru a jeho sloučenin například ve vodě nebo v půdě. Tam také mnozí experti hledají zdroj bakterie.

Většina nových infekčních chorob byla na člověka přenesena z volně žijících nebo domácích zvířat. Příkladem z poslední doby může být SARS s rezervoárem mezi volně žijícími netopýry nebo pandemický chřipkový virus A(H1N1) pocházející z prasat. V případě německé bakterie E. coli se však odborníci přiklánějí k názoru, že zdrojem nákazy je voda nebo půda. „Nikdy jsme žádný podobný kmen u zvířat nepodchytili, a je proto možné, že se do lidského organismu dostal přímo z životního prostředí,“ říká veterinární mikrobiolog Lothar Wieler z Freie Universität v Berlíně.

Zdroj: Medical Tribune