Scoperte nuove conoscenze genetiche sullo Staphylococcus aureus / Novel Genetic Insights into Staphylococcus aureus Uncovered

Scoperte nuove conoscenze genetiche sullo Staphylococcus aureus / Novel Genetic Insights into Staphylococcus aureus Uncovered

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Lo Staphylococcus aureus è un batterio Gram-positivo che causa un'ampia varietà di malattie cliniche. Le infezioni causate da questo patogeno sono comuni sia in ambito comunitario che ospedaliero. Le infezioni possono essere pericolose per la vita se i batteri entrano nel flusso sanguigno, causando sepsi. Ora, i ricercatori guidati dal Peter Doherty Institute for Infection and Immunity hanno analizzato i profili genetici di oltre 1.300 ceppi di stafilococco e hanno scoperto cosa rende il batterio così pericoloso quando entra nel sangue.

I risultati sono stati pubblicati su Cell Reports in un articolo intitolato “ Un quadro di genomica statistica per tracciare i predittori genomici batterici degli esiti clinici nella batteriemia da Staphylococcus aureus ”.

"Gli esiti delle infezioni batteriche gravi sono determinati dall'interazione tra ospite, agente patogeno e trattamenti", hanno scritto i ricercatori. “Mentre la genomica umana ha fornito informazioni sui fattori dell’ospite che influiscono sulle infezioni da Staphylococcus aureus, si sa relativamente poco sui genotipi di S. aureus e sulla gravità della malattia. Basandosi sull'ipotesi che il patoadattamento batterico sia un fattore chiave di risultato, abbiamo sviluppato un quadro di studio di associazione sull'intero genoma (GWAS) per identificare le mutazioni adattative associate al fallimento del trattamento ed alla mortalità in S. aureusbatteriemia (1.358 episodi). La nostra ricerca evidenzia il potenziale delle mutazioni selezionate dalla vancomicina e della concentrazione minima inibitoria (MIC) della vancomicina come variabili esplicative chiave per prevedere la gravità dell’infezione”.

Combinando questi dati con le informazioni sui pazienti e sugli antibiotici, i ricercatori hanno scoperto che, mentre i fattori relativi ai pazienti sono fondamentali nel determinare i rischi di mortalità, geni specifici sono collegati alla resistenza agli antibiotici, insieme alla capacità dei batteri di persistere nel sangue, eludendo gli antibiotici ed il sistema immunitario. .

“Per quanto ne sappiamo, questa è una delle prime volte in cui il metodo che abbiamo utilizzato, chiamato studio di associazione sull’intero genoma (GWAS), è stato applicato per approfondire il ruolo dei genomi batterici, dei fattori dell’ospite e degli antibiotici sull’organismo sul decorso della sepsi da stafilococco”, ha affermato Stefano Giulieri, MD, PhD, medico-ricercatore presso il Doherty Institute e primo autore dell’articolo.

“Nel GWAS, gli scienziati scansionano il genoma di un vasto insieme di batteri alla ricerca di piccoli cambiamenti (mutazioni) che si manifestano più spesso in ceppi con una certa caratteristica, come la resistenza agli antibiotici. Le mutazioni con un forte legame statistico sono indizi preziosi per capire come i batteri acquisiscono attributi importanti per i risultati dei pazienti.

“Il nostro studio ha scoperto una comprensione più profonda delle intricate dinamiche genetiche alla base delle gravi infezioni da stafilococco aureo. Evidenzia il potenziale della combinazione di sequenziamento dell’intero genoma batterico, dati clinici e sofisticata genomica statistica per scoprire fattori batterici clinicamente rilevanti che influenzano gli esiti dell’infezione”.

"Rivelando i geni responsabili della resistenza agli antibiotici nello stafilococco aureo, il nostro GWAS sta indicando alla comunità scientifica obiettivi più chiari per lo sviluppo di soluzioni efficaci per il trattamento delle infezioni del sangue da stafilococco aureo", ha affermato il professore dell'Università di Melbourne Ben Howden, direttore del Microbiological Diagnostic Unit (MDU) Laboratorio di sanità pubblica presso il Doherty Institute e co-autore senior dell'articolo.

“Questa conoscenza ha il potenziale per modellare e migliorare la nostra capacità di affrontare queste infezioni persistenti. Man mano che i genomi batterici diventano sempre più disponibili nella routine clinica, ci avviciniamo sempre più a strategie terapeutiche personalizzate, in cui i trattamenti saranno adattati alla composizione genetica unica del ceppo infettante, piuttosto che trattare tutti allo stesso modo”.

ENGLISH

Staphylococcus aureus is a gram-positive bacteria that causes a wide variety of clinical diseases. Infections caused by this pathogen are common both in community-acquired and hospital-acquired settings. Infections can be life-threatening if the bacteria enter the bloodstream, causing sepsis. Now, researchers led by the Peter Doherty Institute for Infection and Immunity analyzed the genetic profiles of more than 1,300 staph strains and uncovered what makes the bacterium so dangerous when it enters the blood.

The findings are published in Cell Reports in an article titled, “A statistical genomics framework to trace bacterial genomic predictors of clinical outcomes in Staphylococcus aureus bacteremia.”

“Outcomes of severe bacterial infections are determined by the interplay between host, pathogen, and treatments,” the researchers wrote. “While human genomics has provided insights into host factors impacting Staphylococcus aureus infections, comparatively little is known about S. aureus genotypes and disease severity. Building on the hypothesis that bacterial pathoadaptation is a key outcome driver, we developed a genome-wide association study (GWAS) framework to identify adaptive mutations associated with treatment failure and mortality in S. aureus bacteremia (1,358 episodes). Our research highlights the potential of vancomycin-selected mutations and vancomycin minimum inhibitory concentration (MIC) as key explanatory variables to predict infection severity.”

By combining this data with patient and antibiotic information, the researchers found that, while patient factors are critical in determining mortality risks, specific genes are linked to antibiotic resistance, along with the bacteria’s ability to linger in the blood, evading antibiotics and the immune system.

“To the best of our knowledge, this is one of the first times that the method we used, called a genome-wide association study (GWAS), has been applied to delve into the role of bacterial genomes, host factors, and antibiotics on the course of staphylococcal sepsis,” said Stefano Giulieri, MD, PhD, a clinician-researcher at the Doherty Institute and first author of the paper.

“In GWAS, scientists scan the genome of a big collection of bacteria to look for tiny changes (mutations) that show up more often in strains with a certain characteristic, such as antibiotic resistance. Mutations with a strong statistical link are precious clues to figuring out how bacteria acquire attributes that are important for patient outcomes.

“Our study uncovered a deeper understanding of the intricate genetic dynamics underlying severe Golden staph infections. It highlights the potential of combining bacterial whole-genome sequencing, clinical data, and sophisticated statistical genomics to discover clinically relevant bacterial factors that influence infection outcomes.”

“By revealing the genes responsible for antibiotic resistance in Golden staph, our GWAS is pointing the scientific community to clearer targets for the development of effective solutions to treat Golden staph bloodstream infections,” said University of Melbourne professor Ben Howden, director of the Microbiological Diagnostic Unit (MDU) Public Health Laboratory at the Doherty Institute and co-senior author of the paper.

“This knowledge has the potential to shape and enhance our ability to tackle these persistent infections. As bacterial genomes become increasingly available in the clinical routine, we inch closer to customized therapeutic strategies, where treatments will be tailored to the unique genetic makeup of the infecting strain, rather than treating everyone in the same way.”

Da:

https://www.genengnews.com/topics/infectious-diseases/novel-genetic-insights-into-staphylococcus-aureus-uncovered/?fbclid=IwAR3LOSrx0AJUasKfU7cF8prF12RkN6opCKEJnL6XxBpRlllJ4EJQt8PSPYM