Νέα έρευνα αποκάλυψε ότι το Escherichia coli (E. coli), ένα βακτήριο που ζει κανονικά στο ανθρώπινο έντερο, μπορεί να εξαπλωθεί στον πληθυσμό με ρυθμό συγκρίσιμο με αυτόν της γρίπης των χοίρων.
Για πρώτη φορά, ερευνητές από το Wellcome Sanger Institute, το Πανεπιστήμιο του Όσλο, το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, το Πανεπιστήμιο Aalto στη Φινλανδία και οι συνεργάτες τους κατάφεραν να εκτιμήσουν πόσο αποτελεσματικά ένα άτομο μπορεί να μεταδώσει εντερικά βακτήρια σε άλλους. Αυτού του είδους οι υπολογισμοί, που μετρούν τους ρυθμούς μετάδοσης, ήταν μέχρι τώρα δυνατοί κυρίως για τους ιούς.
Παρακολούθηση επικίνδυνων στελεχών σε πληθυσμούς
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, εξέτασε τρία βασικά στελέχη E. coli που κυκλοφορούν στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Νορβηγία. Δύο από αυτά τα στελέχη είναι ανθεκτικά σε διάφορες κοινές κατηγορίες αντιβιοτικών. Είναι επίσης οι συχνότερες αιτίες λοιμώξεων του ουροποιητικού συστήματος και του αίματος και στις δύο χώρες. Οι ερευνητές προτείνουν ότι η καλύτερη παρακολούθηση αυτών των στελεχών θα μπορούσε να καθοδηγήσει τις αντιδράσεις της δημόσιας υγείας και να βοηθήσει στην πρόληψη εκδηλώσεων λοιμώξεων που είναι δύσκολο να θεραπευτούν.
Μακροπρόθεσμα, η απόκτηση γνώσεων σχετικά με τους γενετικούς παράγοντες που συμβάλλουν στην εξάπλωση του E. coli θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο στοχευμένες θεραπείες και να μειώσει την εξάρτηση από αντιβιοτικά ευρέος φάσματος. Η προσέγγιση που αναπτύχθηκε σε αυτή τη μελέτη θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για τη διερεύνηση άλλων βακτηριακών παθογόνων και τη βελτίωση των στρατηγικών για τη διαχείριση τους.
Το E. coli είναι μία από τις κύριες αιτίες λοιμώξεων σε όλο τον κόσμο. Ενώ τα περισσότερα στελέχη είναι αβλαβή και συνήθως κατοικούν στο έντερο, τα βακτήρια μπορούν να εισέλθουν στον οργανισμό μέσω άμεσης επαφής, όπως το φιλί, ή έμμεσης, όπως επαφή με κοινόχρηστες επιφάνειες, τρόφιμα ή κοινόχρηστους χώρους . Όταν το E. coli μετακινείται σε περιοχές όπως το ουροποιητικό σύστημα, μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της σήψης, ειδικά σε άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα.
Η αντοχή στα αντιβιοτικά έχει κάνει αυτές τις λοιμώξεις ακόμη πιο ανησυχητικές. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, περισσότερο από το 40% των λοιμώξεων του αίματος από E. coli είναι πλέον ανθεκτικές σε ένα βασικό αντιβιοτικό, αντανακλώντας μια παγκόσμια τάση αύξησης των επιπέδων αντοχής.
Εφαρμογή μετρήσεων μετάδοσης τύπου ιού στα βακτήρια
Οι επιστήμονες περιγράφουν συχνά πόσο μολυσματικό είναι ένα παθογόνο χρησιμοποιώντας τον βασικό αριθμό αναπαραγωγής, γνωστό ως R0. Αυτός ο αριθμός εκτιμά πόσες νέες περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει ένα μόνο μολυσμένο άτομο. Συνήθως εφαρμόζεται σε ιούς και βοηθά στην πρόβλεψη του εάν μια επιδημία θα εξαπλωθεί ή θα υποχωρήσει. Μέχρι τώρα, οι ερευνητές δεν μπορούσαν να αποδώσουν μια τιμή R0 στα βακτήρια που συνήθως αποικίζουν το έντερο, καθώς συχνά ζουν στο σώμα χωρίς να προκαλούν ασθένεια.
Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, η ομάδα συνδύασε δεδομένα από τη βρετανική μελέτη Baby Biome Study με γονιδιωματικές πληροφορίες από προγράμματα επιτήρησης λοιμώξεων του αίματος από E. coli στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Νορβηγία, που είχαν προηγουμένως συγκεντρωθεί από το Wellcome Sanger Institute.
Χρησιμοποιώντας μια πλατφόρμα λογισμικού που ονομάζεται ELFI3 (Engine for Likelihood-Free Inference), οι ερευνητές δημιούργησαν ένα νέο μοντέλο ικανό να εκτιμά το R0 για τα τρία κύρια στελέχη E. coli που μελετήθηκαν.
Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι ένα συγκεκριμένο στέλεχος, γνωστό ως ST131-A, μπορεί να μεταδοθεί μεταξύ των ανθρώπων τόσο γρήγορα όσο ορισμένοι ιοί που έχουν προκαλέσει παγκόσμιες επιδημίες, συμπεριλαμβανομένης της γρίπης των χοίρων (H1N1). Αυτό είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό, καθώς το E. coli δεν μεταδίδεται μέσω αερομεταφερόμενων σταγονιδίων όπως οι ιοί της γρίπης.
Τα άλλα δύο στελέχη που μελετήθηκαν, ST131-C1 και ST131-C2, είναι ανθεκτικά σε πολλές κατηγορίες αντιβιοτικών, αλλά μεταδίδονται πολύ πιο αργά μεταξύ υγιών ατόμων. Ωστόσο, σε νοσοκομεία και άλλα περιβάλλοντα υγειονομικής περίθαλψης, όπου οι ασθενείς είναι πιο ευάλωτοι και η επαφή είναι συχνή, αυτά τα ανθεκτικά στελέχη θα μπορούσαν να μεταδοθούν στον πληθυσμό πολύ πιο γρήγορα.
Κατανόηση του R0 για τα βακτήρια
Η απόδοση μιας τιμής R0 στα βακτήρια ανοίγει το δρόμο για μια σαφέστερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μεταδίδονται οι βακτηριακές λοιμώξεις. Βοηθά επίσης στον προσδιορισμό των στελεχών που αποτελούν τη μεγαλύτερη απειλή και θα μπορούσε να ενημερώσει τις στρατηγικές δημόσιας υγείας για την καλύτερη προστασία των ατόμων με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα.
Η Fanni Ojala, M.Sc., συν-πρώτη συγγραφέας στο Πανεπιστήμιο Aalto της Φινλανδίας, εξήγησε: «Με τη συλλογή μεγάλου όγκου δεδομένων με συστηματικό τρόπο, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί ένα μοντέλο προσομοίωσης για την πρόβλεψη του R0 για το E. coli. Από ό,τι γνωρίζουμε, αυτό δεν ήταν μόνο το πρώτο για το E. coli, αλλά και το πρώτο για οποιοδήποτε βακτήριο που ζει στο μικροβίωμα του εντέρου μας. Τώρα που διαθέτουμε αυτό το μοντέλο, θα είναι δυνατό να το εφαρμόσουμε σε άλλα βακτηριακά στελέχη στο μέλλον, επιτρέποντάς μας να κατανοήσουμε, να παρακολουθήσουμε και, ελπίζουμε, να αποτρέψουμε την εξάπλωση των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά λοιμώξεων».
