Förändringar av bakteriers gener kan orsaka motståndskraft mot antibiotika. Dessa förändringar kan kartläggas genom DNA-sekvensering, och nu startar ett internationellt forskarnätverk – lett från Chalmers och nederländska Erasmus University Medical Center – med målet att ta de snabba framstegen inom sekvensering till vårdens dagliga diagnostik. Det skulle ge ett viktigt verktyg i kampen mot antibiotikaresistens.

Chalmers del i forskarnätverket handlar bland annat om dataanalys, bioinformatik och artificiell intelligens. Det är nyckelfrågor för storskalig DNA-sekvensering av bakterier. Illustration: Pixabay

Dagens sjukvård förlitar sig främst på odling av bakterier för att hitta motståndskraft mot antibiotika. Bakterier från patienten odlas tillsammans med olika antibiotikasorter för att förhoppningsvis hitta läkemedel som biter – en metod som kan ta dagar, eller i vissa fall veckor.

– Den metoden kommer vara viktig även framöver, men den räcker inte till nu när antalet infektioner som orsakas av resistenta bakterier stiger, säger Erik Kristiansson, professor i biostatistik och bioinformatik på Chalmers. Diagnostiken måste förbättras med kompletterande metoder som ger snabbare och mer träffsäkra resultat.

DNA-sekvensering – som avslöjar exakt vilka gener en bakterie har i hela sin arvsmassa – kan ge just det. Tekniken utvecklas snabbt, men det finns flera utmaningar som behöver lösas innan den kan användas effektivt inom sjukvården.

Erik Kristiansson är en av två ledare för det nystartade forskarnätverket Integrating Microbial Sequencing and Platforms for Antimicrobial Resistance, som ska identifiera dessa utmaningar och ta fram lösningar och en handlingsplan för dem.

Som nätverkets expert inom dataanalys, bioinformatik och artificiell intelligens arbetar han med nyckelfrågor inom storskalig DNA-sekvensering av bakterier – hur man ska hantera och tolka de enorma datamängder som skapas, och som någonstans innehåller koderna för eventuella gener och mutationer för antibiotikaresistens.

Utmaningarna innefattar också själva utförandet av gensekvenseringen och kvalitetssäkring av de databaser som metoderna är beroende av.

– Nätverket är unikt genom sin tvärvetenskaplighet. Medlemmarna är experter från både akademin och industrin inom bland annat infektionssjukdomar, bioteknik och mjukvara. Därför kan vi ta ett helhetsgrepp om de många faktorer som påverkar spridningen av resistenta bakterier i samhället.

– Visionen är att DNA-sekvensering successivt ska bli en del av rutindiagnostiken på sjukhus. Kanske till och med på vårdcentraler. För sjukvårdens del är det förstås viktigt att denna utveckling inte får ta för mycket tid och pengar i anspråk, så kunskapsspridning och utbildning kommer att vara en viktig del för nätverket.

Gensekvensering är ett kraftfullt verktyg för att både motverka ökningen av antibiotikaresistens och för att hantera den resistens som redan finns. Genom att snabbt få tillgång till hela DNA-koden hos den bakterie som orsakar en infektion kan läkaren tidigt sätta in skräddarsydd behandling.

I bästa fall har bakterien inga resistensgener, och patienten kan få en antibiotikasort med smalt spektrum – det vill säga en sort som inte samtidigt dödar så många andra bakteriearter – vilket minskar risken för resistensutveckling. I värsta fall visar det sig att bakterien har gener för resistens mot många olika antibiotikasorter.

– Då handlar det om att över huvud taget hitta en sort som fungerar, och vid en allvarlig infektion kan den snabba diagnostiken rädda patientens liv. Den kan också motverka spridning, till exempel genom att man kan isolera patienten direkt, och använda DNA-sekvensering för att övervaka bakterier som sprids på sjukhus för att snabbt stävja större utbrott.

Nätverket ska hjälpa sjukvården att öka sin kapacitet och kompetens när det gäller gensekvensering av alla sorters mikroorganismer. Det gäller också virus – ett mycket aktuellt område under pandemin eftersom sekvensering är det verktyg som används för att övervaka coronavirusets mutationer. Även veterinärmedicinen kommer i förlängningen kunna dra nytta av resultaten från nätverket.

Praxis för antibiotikaanvändning varierar kraftigt mellan olika länder, och det finns en tydlig koppling mellan vidlyftig användning och allvarliga problem med resistens. Men även om resistensen delvis kan bekämpas inom ett land genom restriktiv antibiotikaanvändning så är problemet globalt – resistenta bakterier sprider sig över världen när människor reser. I nätverket ingår 14 experter från 8 olika länder.

– När vi presenterar våra resultat om två år kommer målet vara att bidra med lösningar även till de länder som har lång väg kvar när det gäller hållbar antibiotikaanvändning. Hur det ska göras så effektivt som möjligt är en viktig del av helhetsgreppet som vi nu ska åstadkomma med nätverket.

Text: Johanna Wilde

Filed under: SvenskTeknik