Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Terveys » Sairaalabakteerien leviämisen reitit paljastuvat laskennallisilla menetelmillä

Suomen Akatemia

Sairaalabakteerien leviämisen reitit paljastuvat laskennallisilla menetelmillä

Tiedote.
Julkaistu: 16.01.2013 klo 09:11
Julkaisija: Suomen Akatemia

Sairaalabakteerien maailmanlaajuisesta leviämisestä ja muuntumisesta on saatu uraauurtavaa tietoa uusilla laskennallisilla analyysimenetelmillä. Suomen Akatemian huippuyksikön tutkijoiden kehittämillä, älykkäisiin satunnaisalgoritmeihin perustuvilla menetelmillä pystytään analysoimaan laajoja genomiaineistoja huomattavasti aikaisempaa tehokkaammin ja nopeammin. Tutkimustuloksia hyödyntämällä sairaalabakteeriepidemioita kyetään tulevaisuudessa paremmin seuraamaan ja jopa ehkäisemään reaaliajassa.

Menetelmällä mallinnetaan bakteerien ja virusten evoluutiota.  ”Keskeistä erityisesti sairaalainfektioita aiheuttavien bakteerien evoluutiolle on horisontaalisen perimän siirtymä. Siinä useat erilaiset soluprosessit siirtävät geenejä saman ja eri lajien kehityshaarojen välillä niin, että bakteerin vastustuskyky antibiooteille mahdollistuu ja virulenssitekjä leviää populaatiossa nopeasti”, kertoo tutkimusryhmän johtaja, professori Jukka Corander. Hänen tutkimusryhmänsä on osa Suomen Akatemian Laskennallisen päättelyn huippuyksikköä.

Tämä bakteerien rekombinaatioksi kutsuttu ilmiö monimutkaistaa huomattavasti evolutiivisten analyysien tekemistä. Coranderin ryhmä onkin kehittänyt näiden analyysien tekemistä varten useita älykkäisiin satunnaisalgoritmeihin perustuvia menetelmiä, joilla laajoja genomiaineistoja voidaan tehokkaasti ja luotettavasti analysoida. Yleisemmin käytössä olevilla laskennallisilla menetelmillä tämänkaltaisten aineistojen mallintaminen saattaisi kestää kuukausia tai jopa vuosia.

Kahta ryhmän menetelmistä on viimeksi hyödynnetty kansainvälisessä tutkimuksessa, jossa todettiin, että analysoitujen MRSA-bakteerien eli metisilliini-resistenttien stafylokokkikantojen perimän muuntelusta yli puolet on aiheutunut horisontaalisesta geenisiirtymästä. Tulos osoittaa, että bakteerikantojen evolutiiviset analyysit ovat välttämättömiä, kun pyritään selvittämään bakteerien leviämisreittejä isäntäpopulaatiossa. Näin siksi, että horisontaalinen muuntelu vääristää huomattavasti tavanomaisten evolutiivisten tarkastelujen antamia tuloksia.

”Analyysin tuloksena jäljelle jäävän evolutiivisen muuntelun perusteella voidaan arvioida, milloin MRSA-bakteerin tietty kanta on saapunut maahan ja alkanut levitä eri sairaaloihin. Tutkimuksessa osoitetaan ensimmäistä kertaa, että horisontaalisen ja mutaatioiden aiheuttaman perimän vaihtelun suhde voi vaihdella merkittävästi maantieteellisten alueiden ja jopa maan sisällä yksittäisten sairaaloiden välillä.” Coranderin mukaan tämän ilmiön havaitseminen avaa uusia näkökulmia MRSAn leviämisen ja muuntelun tarkasteluun ja antaa mahdollisuuksia selvittää seikkaperäisesti siihen liittyvät syy-seuraus-suhteet.

Toisessa hiljattain julkaistussa tutkimuksessa Coranderin tutkimusryhmä selvitti sairaalaympäristöön sopeutuneiden Enterococcus faecium -bakteerien alkuperää ja muuntumista. Ryhmä sai kehittämillään analyysimenetelmillä selville, että bakteerien muodot ovat perua useista toisistaan riippumattomista lähteistä, toisin kuin aiemmin on tiedetty. E faeciumin sairaalakantojen ydinperimästä löydettiin odotettua vähemmän merkkejä horisontaalisesta siirtymästä. Tämä löydös johti hypoteesiin, jonka mukaan sairaalaympäristöön sopeutuneiden bakteerien kannat muuttuvat joko geneettisesti tai ekologisesti enemmän eristäytyneiksi horisontaalisen siirtymän jälkeen.  

MRSA on maailmanlaajuisesti levinnyt bakteeri, joka on pesiytynyt erittäin laajasti sairaalaympäristöön. Se on vastustuskykyinen useimmille antibiooteille, ja sen seurauksena kuolee kymmeniä tuhansia potilaita pelkästään Yhdysvalloissa. MRSA:n aiheuttamat vuosittaiset kustannukset ovat varovaisten arvioiden mukaan miljardeja dollareja. E faecium -bakteeri on viime aikoina noussut yhdeksi keskeisistä sairaalainfektioiden aiheuttajista ja sen monille antibioteeille vastustuskykyiset kannat ovat aiheuttaneet sairaalaepidemioita ympäri maailmaa.

Tutkimusartikkelit on julkaistu seuraavissa tieteellisissä lehdissä:

Santiago Castillo-Ramirez, Jukka Corander, Pekka Marttinen, Mona Aldeljawi, William P Hanage, Henrik Westh, Kit Boye, Zeynep Gulay, Stephen D Bentley, Julian Parkhill, Matthew T Holden and Edward J Feil (2012) Phylogeographic variation in recombination rates within a global clone of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) Genome Biology, 13:R126 doi:10.1186/gb-2012-13-12-r126  http://genomebiology.com/2012/13/12/R126/abstract

Rob J. L. Willems, Janetta Top, Willem van Schaik, Helen Leavis, Marc Bonten, Jukka Sirén, William P Hanage and Jukka Corander (2012) Restricted gene flow among hospital subpopulations of Enterococcus faecium. mBio, 3, e00151-12.
http://mbio.asm.org/content/3/4/e00151-12.full.html#

Lisätietoja:
Professori Jukka Corander, Helsingin yliopisto, p. p. 050 415 5294, jukka.corander(at)helsinki.fi

Suomen Akatemian viestintä
Aki Antinkaapo
p. 029 5335 028
etunimi.sukunimi@aka.fi

Suomen Akatemian verkkosivut www.aka.fi

Tutustu julkaisijan muuhun lehdistöaineistoon

Mediapankki

Julkaisijan muita tiedotteita

Hae kategoriasta

Kategorian julkaisijoita

Kategorian uusimmat

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs