eRapport

A multifaceted approach to multidrug resistance in Haemophilus influenzae: exploring novel resistance mechanisms & making old antibiotics great again

Prosjekt
Prosjektnummer
2020107
Ansvarlig person
Dagfinn Skaare
Institusjon
Sykehuset i Vestfold HF
Prosjektkategori
Forskerstipend
Helsekategori
Infection
Forskningsaktivitet
1. Underpinning, 4. Detection and Diagnosis
Rapporter
2021
Haemophilus benytter ulike mekanismer for å overleve i nærvær av antibiotika. I 2021 utførte vi en serie eksperimenter for å undersøke egenskapene til et nytt mobilt genetisk element med resistensgener som tidligere ikke er beskrevet hos H. influenzae, og om kombinasjon med algeekstrakt gjør antibiotika mer effektive mot bakterier i biofilm.Aktiviteter og resultater i de tre delstudiene (se 2020-rapport for bakgrunnsopplysninger): DELSTUDIE 1: PBP2-mediert betalaktamresistens Forberedende undersøkelser i form av litteraturstudier og supplerende bioinformatiske analyser av tidligere sekvenserte stammer med relevante resistensprofiler. DELSTUDIE 2: Multiresistent klon med uvanlige resistensgener Vi har funnet og karakterisert et nytt mobilt genetisk element av typen ICE ("integrative and conjugative element") som inneholder flere resistensgener som sjelden eller aldri har vært påvist i H. influenzae. Via en serie eksperimenter har vi undersøkt om ICEn kan overføres mellom bakterier ved konjugasjon (kopiering av genet og overføring ved direkte kontakt mellom bakterieceller), om ICEn gjør mottakerbakterien resistent mot de samme antibiotika som donorstammen, og om opptak av ICEn har en kostnad for bakterien i form av endrede vekstegenskaper og redusert konkurranseevne ("fitness"). Resultatene tilfører ny kunnskap om resistensepidemiologi og mekanismer for utvikling av multiresistens hos H. influenzae. Manuskript er under utarbeidelse og forventes publisert i internasjonalt tidsskrift i løpet av 2022. Lokalt har studien har bidratt til økt kompetanse og etablering av nye eksperimentelle modeller som vil være av stor nytteverdi i fremtidige studier. Et oppfølgingsprosjekt med internasjonal deltagelse er under planlegging og fikk tildelt forskningsmidler fra Helse Sør-Øst i 2021. DELSTUDIE 3: Effekt av algeekstrakt på biofilm og antibiotikaeffekt Vi har etablert en eksperimentell laboratoriemodell for biofilm hos H. influenzae og undersøkt i hvilken grad biofilm beskytter bakterien mot ulike typer antibiotika. Videre har vi undersøkt om det er synergistisk effekt mellom antibiotika og ekstrakt fra en brunalge som tidligere har vist å ha effekt på biofilm hos andre bakterier. Resultatene tilfører ny kunnskap om betydningen av biofilm for effekten av antibiotikabehandling av infeksjoner forårsaket av H. influenzae og danner verdifullt grunnlag for oppfølgingsstudier av den kliniske nytteverdien av brunalgeekstrakt og andre biofilmhemmere. Manuskript er under utarbeidelse og forventes publisert i internasjonalt tidsskrift i løpet av 2022. Etablering av laboratoriemodellen og utførelse av eksperimentene inngikk i en masteroppgave ved OsloMet for en av prosjektdeltagerne (levert og godkjent i 2021). Lokalt har studien har bidratt til økt kompetanse og etablering av nye eksperimentelle modeller som vil være av stor nytteverdi i fremtidige studier, herunder oppfølgingsprosjektet som er beskrevet under Delstudie 2.

NEI

2020
Haemophilus influenzae er en viktig årsak til infeksjoner og antibiotikabruk, og antibiotikaresistens er et økende problem. I dette prosjektet fokuserer vi på nye og uvanlige mekanismer for resistens - med særlig vekt på overførbar multiresistens. I tillegg undersøker vi om et stoff i brunalger kan gjøre bakterien mer følsom for antibiotika.FORMÅL Prosjektet består av tre delstudier, som vil gi ny kunnskap om variasjonsbredden i resistensmekanismer, utvikling og spredning av ulike typer resistens og hvordan disse påvirker bakteriens fitness, og potensialet for en naturlig biofilmhemmer til å øke følsomheten for antibiotika. DELSTUDIE 1: Gir mutasjoner i penicillinbindende proteiner (PBP) resistens mot meropenem og piperacillin? Meropenem og piperacillin er "reservemidler" i betalaktamgruppen og forbeholdes alvorlige infeksjoner hvor andre antibiotika ikke virker. De påvirkes lite av mutasjoner i PBP3, som er den eneste kjente kromosomale resistensmekanismer mot betalaktamer. Årsaken er at disse midlenes viktigste angrepspunkt er PBP2. I denne studien vil vi undersøke om endringer i PBP2 kan gi resistens mot meropenem og piperacillin. Ved hjelp av transformasjon (opptak av fritt DNA) med syntetisk DNA og DNA fra kliniske resistente stammer vil vi lage mutanter og kartlegge effekten av ulike PBP2-mutasjoner på følsomhet for antibiotika og bakteriens fitness (veksthastighet og konkurranseevne). Dersom PBP2-mediert resistens kan lages i laboratoriet vil dette trolig også kunne oppstå i naturen. Dette innebærer at det må etableres systemer for å overvåke forekomsten av slik resistens, og unødvendig bruk av meropenem og piperacillin bør reduseres for å forsinke utviklingen av resistens. Prosjektet er foreløpig i planleggingsfasen. DELSTUDIE 2: Karakterisering av multiresistent klon Delstudien tar utgangspunkt i funn av en multiresistent klon i prosjektet "Evolution and spread of high-level beta-lactam resistance in Haemophilus influenzae". Klonen har en tidligere ubeskrevet kombinasjon av overførbare resistensgener mot flere typer antibiotika. Foreløpig karakterisering av stammen med helgenomsekvensering og bioinformatiske analyser har avdekket at resistensgenene er samlokalisert på et nytt mobilt genetisk element. Dette elementet er av en type som gjør det i stand til å overføre en kopi av seg selv til andre bakterier i nærheten (konjugasjon). Denne typen overførbar resistens innebærer at bruk av ett antibiotikum vil kunne selektere for resistens mot flere antibiotika samtidig. I prosjektet vil vi studere hvor effektiv overføring mellom bakterier er, hvordan det mobile genetiske elementet uttrykkes i mottakerstammen, og hvordan elementet påvirker bakteriens fitness. Vi har utført tredjegenerasjonssekvensering for å få et komplett, sammenhengende genom, karakterisert det mobile genetiske elementet ved hjelp av bioinformatiske analyser, og etablert metodologi for konjugasjon og fitnessanalyser. DELSTUDIE 3: Effekt av biofilmhemmer Biofilm er en bakteriell livsform hvor bakteriene danner "samfunn" av bakterieceller på overflater, omgitt av et beskyttende lag ("matrix") som bl.a består av proteiner og DNA. I biofilm er bakteriene beskyttet mot antibiotika og angrep fra vertens immunforsvar, de kan utveksle genetisk informasjon, og de kan penetrere epitelceller og gi invasive infeksjoner. Biofilmhemmere har et stort potensiale for profylakse og behandling av infeksjoner. I denne delstudien vil vi etablere en eksperimentell biofilm-modell for å kunne studere hvordan biofilm påvirkes av ulike typer antibiotika, og om det er synergistisk effekt mellom antibiotika og en brunalge som tidligere har vist biofilmhemmende effekt på andre bakterier. Etablering av modellen og utførelse av eksperimentene inngår i et pågående masterprosjekt for bioingeniør Kaja Marienborg ved OsloMet.

NEI

Deltagere
  • Dagfinn Skaare Prosjektleder
  • Ole Herman Ambur Prosjektdeltaker
  • Ole Andreas Løchen Økstad Prosjektdeltaker
  • Kristin Hegstad Prosjektdeltaker
  • Anita Bratfoss Andreassen Prosjektdeltaker
  • Helene Johannessen Prosjektdeltaker
  • Mette Lundstrøm Dahl Prosjektdeltaker
  • Kaja Marienborg Prosjektdeltaker
  • Inger Lill Anthonisen Prosjektdeltaker
  • Zecic Nermin Prosjektdeltaker

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler