Plazmidy to małe koliste fragmenty DNA, dzięki którym w zmieniającym się środowisku bakterie mogą szybko przekazywać sobie korzystne geny – na przykład geny zapewniające oporność na antybiotyki. Podczas gdy chromosomy przenoszą swoje informacje pionowo (gdy komórki się rozmnażają), plazmidy przenoszą geny również poziomo, z bakterii do bakterii.

Plazmidy przenoszące geny oporności na antybiotyki są dość powszechne, szczególnie u bakterii, które wchodzą w interakcje z ludźmi i zwierzętami; a plazmidy F, które często występują w Escherichia coli (częstej bakterii w ludzkim jelicie) są podstawowym sposobem przenoszenia genów oporności na antybiotyki między bakteriami, w tym do innych spokrewnionych gatunków.

Utwardzanie plazmidowe (ang. plasmid curing) to proces, w którym plazmidy są usuwane z komórki bakteryjnej. Technikę tę stosuje się na przykład podczas niektórych eksperymentów naukowych - od oczyszczania szczepów bakteryjnych po badanie wpływu plazmidów na funkcję komórek.

Profesor Chris Thomas z Birmingham's School of Biosciences (Wielka Brytania) od wielu lat prowadzi badania nad utwardzaniem plazmidów. Opracował na przykład plazmidy „wielokopiowe” (wiele kopii w każdej bakterii) i opatentował wydajny sposób na wypieranie plazmidów, które przenoszą oporność na antybiotyki.

Pracując nad systemem probiotycznym, który mógłby rozprzestrzeniać się w jelitach, zespół Thomasa odkrył, że trzeba tak zaprojektować plazmid, aby miał większą liczbę kopii, zanim zapewni skuteczne wypieranie; nazwano to „potencjacją”.

Dalsze prace wykazały, że konieczność potencjacji wynika częściowo z problemów z plazmidami F, które często występują w bakteriach E. coli i które laboratorium Thomasa wykorzystywało jako modelowy system docelowy.

„Zidentyfikowaliśmy część plazmidu, która jest absolutnie niezbędna do jego działania w przypadku wypierania plazmidu i zbudowaliśmy zupełnie nowy plazmid, który nie wymaga potencjacji” - wyjaśnił prof. Thomas.

Bieżący artykuł (https://doi.org/10.1093/nar/gkaf275)) obejmuje podstawowe zagadnienia naukowe i ujawnia kod genetyczny, który stanowi podstawę metody, natomiast obecnie zespół prof. Thomasa bada rozprzestrzeniania się plazmidów w zwierzęcych modelach jelit. Artykuł opisujący wyniki dalszych prac jest w przygotowaniu.

„Wiemy, że zwierzęta są rezerwuarami genów oporności na antybiotyki, które mogą być przekazywane ludziom, i teraz lepiej rozumiemy, jak tworzyć plazmidy utwardzające, które działają w rzeczywistym kontekście” - opisał naukowiec.

Profesor Thomas i jego współpracownicy z Harper Adams University, Surrey University Veterinary School i Animal and Plant Health Agency poszukują obecnie partnerów handlowych zainteresowanych opracowaniem probiotyków spożywanych w celu zwalczania oporności na antybiotyki u bakterii jelitowych, zarówno u zwierząt, jak i u ludzi.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/