Cebit 2017: Genadatokkal jósolják meg a bioinformatikusok az antibiotikum-rezisztenciákat

Időigényes: A baktériumokat tápoldatban kell tenyészteni a rezisztenciák kimutatásához. Speciális tesztek és génadatok segítenek gyorsabb és megbízhatóbb eredményeket elérni. (Fotó: Curetis)

Professzor Andreas Keller (Kép: Saar-vidék Egyeteme) / Professzor Andreas Keller (Fotó: Saar-vidék Egyeteme)

Minden évben az Európai Unióban körülbelül 25 000 ember hal meg antibiotikum-rezisztens és így nehezen kezelhető baktériumok miatt. Bár léteznek diagnosztikai eljárások, amelyekkel ezeket a rezisztenciákat előzetesen fel lehet ismerni, ezek időigényesek. A Saar-vidéki Egyetem Bioinformatikai Központjának kutatói ezért a Curetis diagnosztikai fejlesztő céggel működnek együtt, hogy gyorsabban fedezzék fel a veszélyes rezisztenciákat. Titkos fegyverük: egy átfogó génadatbázis és erőteljes algoritmusok. Mai gyorstesztjeiket és jövőképet bemutatják a hannoveri Cebit számítástechnikai vásáron, a 6. csarnok E28 standján.

Néhány nappal ezelőtt a WHO (Egészségügyi Világszervezet) közzétett egy listát tizenkét baktériumtörzsről, amelyek rezisztenciájuk miatt „a legnagyobb fenyegetést” jelentik a globális egészségre, mondta a WHO. Ezen rezisztenciák kutatásában Andreas Keller, a Saar-vidéki Egyetem Klinikai Bioinformatika professzora is részt vesz. „Ha a páciensek gyorsan hozzáférnek a legmegfelelőbb terápiához, hogy legyőzzék a kórokozót, az nemcsak a beteg javát szolgálja. Segíthet abban is, hogy a jelenleg rendelkezésre álló antibiotikumokat célzottabban alkalmazzuk, ezáltal lassítva a rezisztencia kialakulását” – magyarázza megközelítését.

A korábbi módszerek, amelyekkel ezeket a rezisztenciákat fel lehet fedezni, időigényesek. A baktériumokat táptalajon tenyésztik egy petri csészében, amíg láthatóvá válnak, és tesztelni lehet, hogyan reagálnak az antibiotikumokra. A végleges eredmény eléréséig értékes idő veszik el a beteg számára. „Csak 24-72 óra után biztos a doktor abban, hogy melyik antibiotikumot kell alkalmaznia. Egy orvos nem hagyja, hogy a beteg ilyen hosszú ideig szenvedjen, így a tapasztalatára hagyatkozik” – magyarázza Achim Plum, a Curetis kereskedelmi igazgatója. „Ha rossz antibiotikumot adunk, a beteg nem kap segítséget. De nemcsak ez a probléma: minden antibiotikum-adagolásnál fennáll a rezisztens kórokozók kialakulásának kockázata. Mivel a baktériumok nagyon gyorsan szaporodnak, ez az evolúció időszakos gyorsulással történik” – mondja Plum.

Jelenleg a Baden-Württemberg tartományi cég gyorsteszteket forgalmaz, amelyek speciális molekulák segítségével képesek felismerni a kórokozókat és rezisztenciáikat tüdőgyulladások, szövet- és implantátumfertőzések, valamint vér- és hasűri fertőzések esetén. „Jelenleg a genetikai antibiotikum-rezisztencia-markereket használjuk, amelyeket már régóta ismerünk. Ezekkel a legelterjedtebb rezisztencia mechanizmusokat fedjük le. Tudjuk azonban, hogy ezzel rezisztenciákat hagyunk ki” – mondja Plum. „Ezért szeretnénk az eddig kevésbé gyakori rezisztencia mechanizmusokat is megfejteni, mert a jövőben nagy fenyegetést jelenthetnek.” A megfelelő tesztek kifejlesztéséhez kutatásokra van szükség száz vagy ezer kórokozón, amelyeket betegektől izoláltak. „Szükségünk van mind a teljes genetikai információra, mind a kórokozók antibiotikumokra adott reakciójára, hogy összefüggést tudjunk találni a rezisztencia és a genetikai változás között” – magyarázza Plum.

Ennek eléréséhez a Curetis 2022 szeptemberében megvásárolta a Siemens Technology Accelerator GmbH-tól a GEAR nevű génadatbázist, ami a „Genetic Antibiotic Resistance and Susceptibility” rövidítése. Az adatbázist és a hozzá tartozó platformot két egyetem közreműködésével fejlesztették ki. A Kielben működő Klinikai Molekuláris Biológiai Intézet felelt a baktériumok génszekvenálásáért, míg Andreas Keller professzor és munkacsoportja, a „Klinikai Bioinformatika” az Saar-vidéki Egyetemen, a 30 terabájt adat elemzését végezte számítógépes módszerekkel.

„A baktériumok hihetetlenül okosak, és nagyon gyorsan alkalmazzák rezisztencia génjeiket. A GEAR segítségével most már követhetjük stratégiáikat” – mondja Keller. Ehhez azonban egy világszintű adatbázisra van szükség, amely évtizedekre nyúlik vissza. Ezért tartalmazza a GEAR 11 000 baktériumtörzset és azok reakciómintáit 21 antibiotikumra, amelyeket az elmúlt három évtizedben betegmintákból gyűjtöttek össze világszerte.

A kutatók a rendelkezésre álló adatok segítségével vizsgálják, mely genetikai eltérések kapcsolódnak az adott antibiotikum-rezisztenciához. „Ez egy hatalmas puzzle” – mondja Keller, és gyorsan kiszámolja, hogy az adatmennyiség megközelítőleg 500 000 Biblia hosszúságának felel meg. Algoritmusai és első eredményei bizakodásra adnak okot: „Jelenleg már 85 százalékban meg tudjuk jósolni a rezisztenciákat” – mondja Keller.

A régi és az új antibiotikumokra kialakuló rezisztenciák dinamikusan fejlődnek. Ezért a GEAR adatbázis további fejlesztése is tervben van. „Az antibiotikum-rezisztencia a világ egyik legégetőbb egészségügyi problémája, és koordinált fellépést igényel. Célunk, hogy a GEAR-t az akadémiai kutatás, a közegészségügy és az ipar közös kutatási platformjává fejlesszük” – mondja Plum.