Väitös: Taistelu antibiottiresistenssiä vastaan on vaikeaa mutta ei mahdotonta (Jonsdottir)

Antibioottiresistenssi syntyy, kun bakteereille kehittyy vastustuskyky bakteeri-infektioiden hoitoon käyttämiämme lääkkeitä vastaan. Tämä maailmanlaajuinen terveysuhka vaarantaa lääketieteessä tehdyn edistyksen ja johtaa sairauksien pidentymiseen, kuolleisuuden lisääntymiseen sekä terveydenhuoltokustannusten kasvuun. Ilmur Jonsdottir pureutuu tutkimuksessaan AMR:n ja erityisesti plasmidien  dynamiikkaan tutkimalla kliinisiä suolistobakteerikantoja ja potilaiden suolistomikrobistoja. Hän tutkii, miten konjugatiiviset plasmidit, bakteerien DNA-elementit, jotka voivat kuljettaa antibioottiresistenssigeenejä bakteerien välillä, auttavat antibiooteille herkkiä naapuribakteereja selviytymään antibioottien läsnä ollessa. Ilmur tutkii myös, miten ekologiset ja ympäristötekijät vaikuttavat kohdennettujen torjuntamenetelmien, kuten faagiterapian ja CRISPR-pohjaisten työkalujen, tehokkuuteen antibiooteille resistenttejä bakteereita vastaan.

Antibiootit vaikuttavat tilapäisesti suoliston mikrobiomiin

Osana Ilmurin väitöskirjatutkimusta tutkittiin antibioottihoidon vaikutusta ihmisen suolistomikrobistoon ja antibioottiresistenssiin E. coli -suolistobakteereilla potilaalla, jota hoidettiin antibiooteilla komplisoitumattoman akuutin appendisiitin (umpilisäketulehduksen) vuoksi.

”Tutkimus osoitti, että antibioottihoito vaikutti suoliston mikrobiston koostumukseen köyhdyttämällä sen diversiteettiä, muokkasi suoliston plasmididynamiikkaa ja nosti antibioottiresistenssiä hoidon aikana. Kuusi kuukautta hoidon jälkeen mikrobistossa tapahtui kuitenkin osittainen palautuminen, mikä viittaa siihen, että antibiootin vaikutukset olivat väliaikaisia”, sanoo Ilmur Jonsdottir Jyväskylän yliopistosta.

Hyödyllinen liikkuva geneettinen elementti voi merkitä bakteereille selviytymistä

Plasmidit, bakteerien liikkuvat geneettiset elementit, kantavat usein antibioottiresistenssiä tuottavia geenejä. Nämä plasmidit voivat säilyä bakteeriyhteisöissä pitkiä aikoja ja levittää antibioottiresistenssigeenejä bakteerien välillä. Ilmurin tutkimuksessa keskityttiin muokkaamaan plasmideja kokeellisen evoluution avulla erilaisissa bakteeri-isäntäympäristöissä, jotta voitaisiin testata isäntähistorian vaikutuksia plasmidin kykyyn pelastaa antibiooteille alttiita bakteereja luovuttamalla niille resistenssigeenejä (evolutiivinen pelastus). Ilmur havaitsi, että yhteisevoluutio tiettyjen bakteerien kanssa synnytti plasmideja, joilla oli isäntäkohtaiset pelastuspotentiaalit.

Kohdennettujen ratkaisujen onnistuminen antibioottiresistenssiä vastaan edellyttää laajempaa ekologista ja evolutiivista ymmärrystä.

Antibioottiresistenssin torjunnassa tutkijat tutkivat innovatiivisia ratkaisuja, kuten bakteriofagien eli bakteereja infektoivien virusten sekä CRISPR-pohjaisten geneettisten menetelmien käyttöä resistenssigeenien poistamiseksi.

”Tutkimuksessani perehdyttiin ympäristötekijöihin, kuten limakalvoympäristön musiinin ja antibioottien merkitykseen faagiresistenssin kehittymisessä - mikä on suuri haaste faagiterapiahoidon onnistumiselle”, Ilmur Jonsdottir selittää.

Hänen tuloksensa osoittivat, että nämä ympäristötekijät eivät vaikuttaneet merkittävästi faagiresistenssiin E. coli- ja K. pneumoniae -bakteereissa, vaan ne riippuivat pikemminkin käytetystä faagi-isäntä-yhdistelmästä.

Ilmur osallistui myös tutkimukseen, jossa kartoitettiin CRISPR-pohjaisten menetelmien tehokkuutta ja evolutiivisia seurauksia antibioottiresistenssin poistamiseksi. Tutkimus osoitti, että resistenssigeenin geneettinen tausta, erityisesti sijainti tehokkaasti liikkuvassa plasmidissa, vaikutti merkittävästi CRISPR-työkalun tehokkuuteen. Lisäksi havaittiin, että CRISPR-menetelmän tehokkuus laski sellaisia resistenssiplasmideja vastaan, joita oli pitkään altistettu tälle työkalulle, mikä korostaa bakteerien resistenssimekanismien dynaamista ja mukautuvaa luonnetta.

KTM Ilmur Jonsdottirin väitöskirjan ”Evolutionary trajectories of conjugative resistance plasmids and their interplay in the ecology of clinically relevant bacteria” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 09.08.2024 klo 12:00 Agorassa AgB105 Agora Auditorio 2. Vastaväittäjänä on lehtori Dr. Ellie Harrison (University of Sheffield, U.K.) ja Custos Academy Research Fellow Reetta Penttinen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi.

Väitöskirja ”Evolutionary trajectories of conjugative resistance plasmids and their interplay in the ecology of clinically relevant bacteria” on luettavissa JYXin julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/95668.

Lisätietoja: Ilmur Jonsdottir, ilmur.i.jonsdottir@jyu.fi, +358505364384.