Nya antibiotikaresistensgener identifierade

​Antibiotikaresistenta bakterier är ett ökande problem över hela världen. I sin doktorsavhandling forskar Fanny Berglund om nya former av antibiotikaresistensgener med syfte att kartlägga dem och undersöka deras evolutionära ursprung.

Sekvenser av resistensgenerBakterier kan bli resistenta genom förändringar i sitt arvsanlag, ofta genom så kallade resistensgener. Inom vården upptäcks många antibiotikaresistenta bakterier som bär på resistensgener vilket gör dem svårbehandlade. Det är idag oklart varifrån resistensgenerna kommer, men man tror att de har sitt ursprung i miljöer där antibiotikaresistens är naturligt förekommande. Människan använder och släpper ut mycket antibiotika i sin omgivning, och det kan då bli fördelaktigt för sjukdomsalstrande bakterier att förvärva och behålla antibiotikaresistensgener. Fanny undersöker med hjälp av beräkningsintensiva probabilistiska metoder stora mängder av DNA-sekvenser från bakterier från olika miljöer, till exempel bakterier från förorenade floder eller från djur- och människomagar, för att hitta helt nya varianter av resistensgener.

– Datamängderna har verkligen exploderat bara under min doktorandtid. Mycket av dem är öppna för alla, men vi får även data via våra samarbeten med till exempel professor Joakim Larssons grupp på Sahlgrenska akademin. Datamängderna är oftast fragmenterade, stora och brusiga, så mycket handlar om att effektivt få fram korrekt information inom en rimlig tid.

Tusentals nya antibiotikaresistenta gener predikterade

En av artiklarna i avhandlingen handlar om en ny metodik för att hitta nya antibiotikaresistensgener. Den kallas fARGene och är allmänt tillgänglig, och sedan den publicerades i en artikel för ett halvår sedan så har den laddats ner och använts flera gånger av forskare runt om i världen. Men den största delen av arbetet består i att Fanny har använt sin metodik för att prediktera tusentals nya antibiotikaresistensgener. Resultaten som beskrivs i avhandlingen visar att resistensgener har en mycket stor diversitet, både i hur de ser ut och hur de fungerar. Fanny har även kunnat identifiera samband mellan vissa former av resistensgener och specifika bakteriegrupper, såväl som med vissa miljöer. Detta ger ytterligare information om genernas ursprung.

Total har 54 nya resistensgener testats experimentellt på Sahlgrenska. Genom att återskapa generna syntetiskt kan de sättas in i en E. coli-bakterie, vilken blir resistent mot antibiotika om genen fungerar. Totalt visade 37 av generna resistens men det går inte att utesluta att de övriga fungerar i andra former av bakterier. Det är särskilt en grupp av gener, metallo-beta-laktamaser, där antalet kända och identifierade gener i och med Fannys arbete fördubblats. Dessa gener är extra farliga då de kan bryta ner många former av antibiotika, inklusive vissa bredspektrumantibiotika, vilket gör bakterier som bär på dessa gener extra svårbehandlade. Fannys resultat visar att det finns en stor mängd av dessa och andra former av oupptäckta resistensgener som kan utgöra en utmaning för sjukvården i framtiden.

Bioinformatik är väldigt mycket programmering

Fanny BerglundFanny läste teknisk fysik på Chalmers. Hon har alltid varit intresserad av att modellera biologi och av att programmera, i kandidatarbetet modellerade hon HIV-virus och i mastersarbetet simulerade hon plankton i turbulenta flöden. Så, medan hon höll på med mastersarbetet kom en annons ut för doktorandtjänsten som hon sökte. Hon vet inte riktigt vad hon förväntade sig men är väldigt nöjd med sin doktorandtid, och konstaterar att hon kom till en bra forskargrupp där många håller på med liknande saker vilket är inspirerande, liksom samarbetet med Sahlgrenska akademin.

– Efter disputationen hoppas jag kunna fortsätta med bioinformatik på en postdoc-tjänst, det händer så mycket inom det här området och det finns så mycket att göra, det är ju ännu förhållandevis nytt. Jag hoppas då också kunna fortsätta föreläsa, jag har haft kursansvar för en statistikkurs inom bioteknik i två år och det är så kul att se när studenterna lär sig och det är tacksamt med den direkta responsen.

Fanny Berglund disputerar i biovetenskap med avhandlingen "New antibiotic resistance genes and their diversity", tisdag den 3 september kl 9.15 i sal Euler, Skeppsgränd 3. Handledare är Erik Kristiansson.

Text och foto: Setta Aspström
Bild: Fanny Berglund. Sekvenser (i en alignment) för tidigare kända resistensgener av en viss typ (metallo-beta-laktamaser). Med hjälp av detta skapar Fanny sina modeller. Man kan se att visa positioner är bevarade för alla gener medan andra varierar.


Publicerad: to 29 aug 2019.