Browsing by Subject "environmental antibiotic resistance"

Antibiooteille vastustuskykyisistä eli resistenteistä bakteereista on tullut maailmanlaajuinen ongelma, joka on vakavuudeltaan verrattavissa pandemioihin. Tautia aiheuttavien bakteerikantojen vastustuskyky vaikeuttaa infektioiden hoitoa ja voi aiheuttaa pahimmillaan jopa kuolemantapauksia. Bakteerien antibioottivastustuskyky on antibioottiresistenssigeeneihin perustuva ominaisuus, joka on yleistynyt antibioottien käytön seurauksena sekä tautia aiheuttavilla bakteereilla että vaarattomilla ympäristöbakteereilla. Erityisen ongelmallisia ovat liikkuvissa geneettisessä elementeissä sijaitsevat antibioottiresistenssigeenit, joissa on DNA:n aktiiviseen siirtymiseen vaadittavia geenejä. Liikkuvissa geneettisissä elementeissä sijaitsevat resistenssigeenit siirtyvät erittäin tehokkaasti bakteerien välillä, jolloin resistenssigeenien leviäminen ympäristöbakteereilta tautia aiheuttaville bakteereille aiheuttaa maailmanlaajuisesti oleellisen riskin ihmisten terveyden kannalta. Maisterintutkielmassani kehitettiin IPCR:ään (engl. inverse PCR) pohjautuva menetelmä antibioottiresistenssi-geenejä ympäröivien geenien tutkimiseen. Antibioottiresistenssigeenejä ympäröivien alueiden avulla voitiin päätellä, sijaisivatko resistenssigeenit liikkuvassa geneettisessä elementissä, ja sitä kautta arvioida antibioottiresistenssigeenien leviämisriski. Liikkuvissa geneettisissä elementeissä on antibioottiresistenssiresistenssigeenien lisäksi muita kullekin liikkuvalle geneettiselle elementille tyypillisiä geenejä, jotka voitiin monistaa käyttämällä kehitettyä IPCR-menetelmää. Menetelmää käytettiin kalanviljelylaitoksen bakteerien sul1- ja tetM-resistenssigeenejä ympäröivien geenien tutkimiseen. IPCR:ää ei ole aikaisemmin sovellettu liikkuvien geneettisten elementtien ja antibioottiresistenssigeenien tutkimiseen ympäristönäytteillä. IPCR:ää ja uuden sukupolven PacBio-sekvensointimenetelmää käyttämällä onnistuttiin monistamaan ja sekvensoimaan useita sul1- ja tetM-geenejä sisältäviä liikkuvia geneettisiä elementtejä, mikä osoitti, että menetelmä sopii antibioottiresistenssigeenien liikkuvien geneettisten elementtien tutkimiseen ympäristössä. Kaikki sul1- ja tetM-geenit sijaitsivat liikkuvissa geneettisissä elementeissä, minkä vuoksi geeneillä on suuri siirtymisriski kalankasvattamolla esiintyviltä ympäristöbakteereilta ihmisille tai kaloille tautia aiheuttaville bakteerikannoille. tetM-geenit sijaitsivat Tn916-tyyppisissä transposoneissa tai sul1-geenin kanssa samassa integronissa. sul1-geenit sijaitsivat puolestaan integroneissa, joissa oli lisäksi muita resistenssigeenejä, ja myös geenejä jotka aiheuttavat vastustuskykyä terveydenhuollossa tärkeille antibiooteille, joita ei käytetä kalanviljelyssä. Yksi sul1:n kanssa samasta liikkuvasta elementistä löytyneistä geeneistä oli mahdollisesti uudentyyppinen blaoxa-β-laktaamiantibioottiresistenssigeeni. Uuden mahdollisen resistenssigeenin löytyminen osoittaa, että IPCR soveltuu hyvin myös uusien liikkuviin elementteihin liittyneiden resistenssigeenien etsimiseen. Maisterin tutkielmassani kehitetty IPCR-pohjainen menetelmä, joka perustui perinteisiin molekyylibiologisiin tekniikoihin eikä vaatinut kalliita reagensseja tai laitteita, osoittautui käyttökelpoiseksi ympäristössä esiintyvien antibioottiresistenssigeenien siirtymisriskin arvioimiseen. Menetelmää voitaisiin jatkossa käyttää edullisesti ja helposti antibioottiresistenssigeenien ja -geenejä sisältävien liikkuvien geneettisten elementtien monitorointiin ympäristössä, myös silloin kun antibioottiresistenssigeenit eivät vielä ole levinneet sairaalaympäristöön. Tällöin ihmisen toiminta voi vielä vaikuttaa haitallisten antibioottiresistenssigeenien leviämiseen tautia aiheuttaville bakteereille.