Cientistas chocados ao descobrir que E. coli se espalha tão rápido quanto a gripe suína

Pela primeira vez, investigadores do Instituto Wellcome Sanger, da Universidade de Oslo, da Universidade de Helsínquia, da Universidade Aalto na Finlândia e dos seus colaboradores conseguiram estimar a eficiência com que uma pessoa pode transmitir bactérias intestinais a outras pessoas. Este tipo de cálculo, medindo a taxa de transmissão, era anteriormente possível principalmente para vírus.

Vigilância de cepas virulentas em toda a população

O estudo foi publicado hoje (4 de novembro). Comunicação naturalTrês estudos principais E. coli Cepas que circulam na Inglaterra e na Noruega. Estas duas cepas são resistentes a muitas classes comuns de antibióticos. São a causa mais frequente de infecções do trato urinário e da corrente sanguínea em ambos os países. Uma melhor vigilância destas estirpes poderia orientar as respostas de saúde pública e ajudar a prevenir infecções difíceis de tratar, sugerem os investigadores.

No longo prazo, obter informações sobre os fatores genéticos que contribuem E. coli A disseminação pode levar a terapias mais direcionadas e a uma menor dependência de antibióticos de amplo espectro. A abordagem desenvolvida neste estudo pode ser adaptada para investigar outros patógenos bacterianos e melhorar estratégias para o manejo de infecções invasivas.

E. coli É uma das principais causas de epidemias em todo o mundo.¹ Embora a maioria das cepas sejam inofensivas e geralmente residam no intestino, as bactérias podem entrar no corpo por meios indiretos, como beijar ou compartilhar superfícies, alimentos ou espaços residenciais. quando E. coli Migra para áreas como o trato urinário, onde pode causar doenças graves, incluindo sepse, especialmente em pessoas com sistema imunológico enfraquecido.

A resistência aos antibióticos tornou estas infecções ainda mais alarmantes. Na Inglaterra, mais de 40% E. coli As infecções da corrente sanguínea são agora uma das principais causas de resistência aos antibióticos.² Os níveis de resistência reflectem uma tendência global crescente.

Aplicação de medições de transmissão do tipo vírus para bactérias

Os cientistas costumam descrever o quão contagioso é um patógeno usando um número básico de reprodução chamado R0. Este número calcula quantos novos casos uma pessoa infectada pode causar. É comumente usado para vírus e ajuda a prever se um surto irá se expandir ou diminuir. Os investigadores não conseguiram atribuir um valor R0 às bactérias que normalmente colonizam o intestino porque muitas vezes vivem no corpo sem causar doenças.

Para superar isso, a equipe combinou dados do UK Baby Biome Study com informações genéticas. E. coli Programas de vigilância de infecções da corrente sanguínea no Reino Unido e na Noruega, previamente compilados pelo Wellcome Sanger Institute.

Usando uma plataforma de software chamada ELFI³ (Engine for Likelihood-Free Inference), os pesquisadores desenvolveram um novo modelo capaz de estimar R0 para três adultos. E. coli Cepas estudadas.

Os seus resultados mostram que uma estirpe específica, chamada ST131-A, pode espalhar-se rapidamente entre as pessoas, semelhante a alguns vírus que causaram surtos globais, incluindo a gripe suína (H1N1). Porque é especialmente impressionante E. coli A gripe não é transmitida por gotículas transportadas pelo ar como os vírus.

As outras duas cepas estudadas, ST131-C1 e ST131-C2, são resistentes a múltiplas classes de antibióticos, mas se espalham muito mais lentamente entre indivíduos saudáveis. Contudo, em hospitais e outros ambientes de saúde, onde os pacientes são mais vulneráveis ​​e têm contacto frequente, estas estirpes resistentes podem propagar-se mais rapidamente através da população.

Compreendendo o R0 para bactérias

Atribuir um valor R0 às bactérias abre a porta para uma compreensão mais clara de como as infecções bacterianas são transmitidas. Também ajuda a identificar quais as estirpes que representam a maior ameaça e pode informar estratégias de saúde pública para proteger melhor as pessoas com sistemas imunitários comprometidos.

Finny Ojala, M.Sc., co-autor da Universidade Aalto, na Finlândia, explicou: “Com uma grande quantidade de dados recolhidos sistematicamente, conseguimos desenvolver um modelo de simulação para prever R0. E. coli. Até onde sabemos, esta não é a primeira vez E.coli, mas esta é a primeira vez para as bactérias que vivem em nosso microbioma intestinal. Agora que temos este modelo, podemos aplicá-lo a outras estirpes bacterianas no futuro, permitindo-nos compreender, rastrear e prevenir a propagação de infecções resistentes a antibióticos”.

Trevor Lawley, líder da equipe do Wellcome Sanger Institute e co-líder do UK Baby Biome Study, que não esteve envolvido na pesquisa, observou: “E. coli O intestino de um bebé é uma das primeiras bactérias encontradas e, para compreender como as nossas bactérias moldam a nossa saúde, precisamos de saber por onde começamos – e é por isso que o estudo do Bioma Bebé no Reino Unido é tão importante. É ótimo ver outras pessoas usando nossos dados de estudo do bioma infantil do Reino Unido para descobrir novos insights e métodos.”

Uma nova lente sobre genética bacteriana

O autor sênior, Professor Jukka Korander, do Instituto Wellcome Sanger e da Universidade de Oslo, acrescentou: “Tendo R0 E. coli Permite-nos ver mais claramente a propagação de bactérias através de uma população e compará-la com outras infecções. Agora que podemos ver a rapidez com que algumas destas estirpes bacterianas se espalham, é importante compreender os seus fatores genéticos. Compreender a genética de cepas específicas pode levar a novas maneiras de detectá-las e tratá-las em ambientes de saúde, o que é especialmente importante para bactérias que já são resistentes a muitos tipos de antibióticos”.

O sucesso deste estudo depende de extensos dados genéticos do Reino Unido e da Noruega, todos sequenciados no Wellcome Sanger Institute. Esses padrões de transferência de dados em grande escala foram identificados detalhadamente. Conjuntos de dados surgiram de estudos anteriores publicados em Lanceta Microbiana,^4,5 A modelagem alcançada nesta nova pesquisa estabelece as bases para o progresso.

Notas

1. Colaboradores antimicrobianos. (2022) ‘A carga global da resistência bacteriana aos antimicrobianos em 2019: uma análise sistemática.’ A Lanceta. DOI: 1016/S0140-6736(21)02724-0
2. Agência de Proteção à Saúde do Reino Unido. Novos dados mostram 148 infecções graves resistentes a antibióticos por dia em 2021. https://www.gov.uk/government/news/new-data-shows-148-severe-antibiotic-resistente-infections-a-day-in-2021#:~:text=Over%20two-fifths%20of%20E,as%20cefiderocolist%20to
3. O ELFI pode ser encontrado em: https://www.elfi.ai/
4. RA Gladstone, e muitos outros. (2021) ‘Emergência e prevalência de resistência antimicrobiana em Escherichia coli causando infecções da corrente sanguínea na Noruega 2002-17: um estudo nacional, longitudinal, de genética populacional microbiana’. Lanceta Microbiana. DOI: 10.1016/S2666-5247(21)00031-8.
5. AK Pantinen, e muitos outros. (2024) ‘Modulação do sucesso de clones multirresistentes em populações de Escherichia coli: um estudo de coorte longitudinal, multinacional, genético e de uso de antibióticos’ Lanceta Microbiana. DOI: 10.1016/S2666-5247(23)00292-6.