Ett mikroskop och DNA-molekyl, illustration

”Klipp- och sträckmetod” avslöjar resistensgener

Vilka antibiotikaresistensgener bär bakterier i en viss population, till exempel på en sjukhusavdelning? För laboratorium med små ekonomiska resurser kan det vara svårt att karaktärisera bakteriers DNA – då detta ofta kräver dyr utrustning. Nu har forskare vid Chalmers utvecklat en metod där man med enkla mikroskop, som redan finns på plats i många låginkomstländer för att diagnostisera tuberkulos​, kan hitta specifika gener som leder till resistens i bakterier.​

På en global nivå är antimikrobiell resistens ett av de stora hälsohoten, då sjukdomar som normalt skulle kunna behandlas står utan behandlingsmöjligheter. Det kan leda till svår sjukdom och död, till exempel vid neonatal sepsis, det vill säga svår bakteriell blodinfektion hos nyfödda. 

Många av de gener som ger upphov till resistens, till exempel genom att koda för enzymer som kan bryta ner antibiotika, återfinns på plasmider i bakterien. Plasmider är cirkulära DNA-molekyler som inte tillhör det kromosomala DNAt och som kan överföras mellan bakterier och därmed spridas i en bakteriepopulation. 

M​ikroskop finns redan på plats

– Det behövs effektiva och enkla metoder för att karaktärisera bakteriella plasmider. Då kan man upptäcka resistensgener vid infektionsspridning på till exempel sjukhus. Detta är ett problem för laboratorium med små medel då befintliga metoder kräver dyr utrustning, säger Fredrik Westerlund, professor i kemisk biologi vid Chalmers. 

Med den nya metoden som hans forskargrupp utvecklar kan man istället använda ett enklare fluorescensmikroskop som redan finns i många låginkomstländer, eftersom de används inom ett program för diagnostisering av tuberkulos. Mikroskopet finns bland annat hos det sjukhuslaboratorium i Dar es Salam, Tanzania, som Fredrik Westerlunds forskargrupp samarbetar med. 

Linjär DNA-molekyl kan upptäckas

För att hitta specifika gener använder man gensaxtekniken CRISPR-Cas9 som kan känna igen och klippa av DNA-strängar vid en förutbestämd sekvens, som är så unik att specifika gener kan hittas. 

– Om genen vi söker finns på plasmiden klipps den av Cas9 . När DNAt sträcks ut på ett täckglas och avbildas med fluorescensmikroskopi kan den linjära molekylen upptäckas. För att ta bilder för analys kan man använda en vanlig smartphone, som man enkelt fäster i en hållare vid mikroskopet, säger Gaurav Goyal,​ postdok i forskargruppen. 

Många mikrobiologilabb kan få nytta av metoden

Gaurav Goyal berättar att metoden i dagsläget är tänkt att användas för epidemiologiska kartläggningar – att karaktärisera bakterier för att förstå spridning av antibiotikaresistens. Till exempel hur många av de nyfödda barnen på en sjukhusavdelning som bär på bakterier med resistensgener. Förhoppningen är att den i förlängningen även skulle kunna användas för diagnostisering. 

 Vi började utveckla metoden för mindre bemedlade laboratorium, men vilket mikrobiologiskt labb som helst kan utföra den här plasmidanalysen – och få stort utbyte av den. Utöver att man kan se att en gen finns på en specifik plasmid kan metoden också bestämma storlek och antal på plasmiderna i provet. Med vår metod är detta mycket enklare än andra metoder, därför tror vi också att den kan komma till nytta även i moderna mikrobiologilabb i höginkomstländer, säger Fredrik Westerlund. 

Läs hela studien: A simple cut and stretch assay to detect antimicrobial resistance genes on bacterial plasmids by single-molecule fluorescence microscopy


Text: Susanne Nilsson Lindh
Illustration: Pixabay



Sidansvarig Publicerad: ti 21 jun 2022.