Wie Keime untereinander Resistenzen übertragen

Antibiotikaresistenzen verbreiten sich nicht nur, indem sich resistente Bakterien vermehren, sondern auch, indem Bakterien untereinander genetisches Material austauschen. Eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielt der horizontale Gentransfer: die Fähigkeit der Bakterien, freie DNA aus Ihrer Umgebung aufzunehmen und in das eigene Genom einzubauen. Die aufgenommene DNA kann dabei von abgestorbenen Bakterien stammen, die DNA-Moleküle absondern. Bisher ist jedoch unklar, wie genau diese Prozesse ablaufen und wie bedeutend sie gerade bei besonders problematischen Krankheitserregern sind.

Gentransfer ist nur kurze Zeit möglich

Forschende der EPF Lausanne untersuchten dies deshalb beim Krankenhauskeim Acinetobacter baumannii, der aufgrund von Multiresistenzen oft zu nicht mehr behandelbaren Infektionen führt. Sie haben dabei auf eine besondere Form des horizontalen Gentransfers fokussiert, die sogenannte natürliche Kompetenz zur Transformation. Diese ermöglicht es Bakterien, genetisches Material aus ihrer Umgebung in ihr eigenes Genom einzubauen, wenn Teile dieses Materials hohe Ähnlichkeit mit bereits vorhandenen Gensequenzen aufweisen.

Die Forschenden fanden in genetischen Studien heraus, dass diese Fähigkeit bei Acinetobacter baumannii auf ein kurzes Zeitfenster begrenzt ist, nämlich während des exponentiellen Wachstums der Bakterien. Zu einem späteren Zeitpunkt können sie keine externe DNA mehr aufnehmen. Zudem zeigte sich, dass ein Zusammenhang besteht zwischen der Fähigkeit des Bakteriums, sich auf Oberflächen zu bewegen und seiner Fähigkeit, externe DNA aufzunehmen. Die Forschenden identifizierten eine Struktur an der Bakterienoberfläche, welche beides gleichermassen ermöglicht.

Bisherige Annahmen müssen überdacht werden

Eine weitere Erkenntnis des Projekts war, dass sich der Krankenhauskeim Acinetobacter baumannii beim horizontalen Gentransfer anders verhält als das in der Forschung oft als Modellorganismus verwendete Bodenbakterium Acinetobacter baylyi. Aufgrund der Ergebnisse des Projekts müssen deshalb bisherige Annahmen neu überdacht werden. Gleichzeitig liefern die neuen Resultate wichtige Grundlagen, um den horizontalen Gentransfer bei einem der wichtigsten Krankenhauskeime besser zu erforschen.

Stand: März 2023

Contribution of natural transformation to the transmission of antimicrobial resistance genes