Российские биоинформатики создали компьютерный алгоритм, который позволяет быстро находить гены «супербактерий» в ДНК микрофлоры кишечника человека и раскрывать пути эволюции и распространения этих участков генома, говорится в статье, опубликованной в журнале Bioinformatics.

«Как правило, появление таких генов среди микробов микрофлоры не несет риска для человека, но, если он заражается болезнетворными микробами, эти гены могут передаться им от безобидных бактерий кишечника. Наш алгоритм позволяет получать информацию об этих генах и подбирать наиболее рациональные варианты употребления антибиотиков, что поможет сдержать распространение «супербактерий», — пишут Владимир Ульянцев и его коллеги из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

В последние годы перед медиками все шире и острее становится проблема появления так называемых «супер-бактерий» — микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков. Среди них есть как редкие возбудители инфекций, так и очень распространенные и опасные патогены, такие как золотистый стафилококк (Staphilococcus aureus) или пневмококк (Klebsiella pneumoniae). Возникла реальная опасность того, что все антибиотики потеряют свою эффективность и медицина вернется в «темные века».

Главными «инкубаторами» таких микробов, как считают ученые сегодня, являются больницы и животноводческие фермы, где антибиотики используются для ускорения роста мясных пород скота. И на фермах, и в больницах сосредоточены большие количества и потенциальных носителей инфекции, и самих бактерий, и антибиотиков, заставляющих их эволюционировать и не дающих «обычным» бактериям вытеснить менее плодовитых супер-микробов.

Недавно российские ученые показали, что еще одним важным «инкубатором» этих супербактерий может быть человеческий кишечник и живущие там полезные или безобидные микробы микрофлоры, часто контактирующие с антибиотиками при лечении их хозяев от болезней.

Поиск этих генов, как отмечают Ульянцев и его коллеги, является крайне сложной задачей — в нашем кишечнике и в других частях организма обитают десятки миллионов микробов, и расшифровка ДНК каждого из них по отдельности займет очень продолжительное время и потребует астрономической суммы денег. Поэтому ученые обычно изучают так называемый метагеном — всю совокупность генов всех микробов и вирусов, обитающих в той или иной среде.

«Обычные» методики анализа метагенома, как рассказывают исследователи, могут находить гены «супербактерий», но не позволяют понять, как и где они могли появиться, и как много микробов ими обладает, и как они могли передаваться от одного вида бактерий к другим. Часто возникают ситуации, что носителями «супергенов» может быть сразу несколько видов бактерий, или же ими может обладать очень небольшое число представителей одного штамма безобидных микробов, из которых они могут попасть в геномы возбудителей болезней.

Российские ученые смогли решить эту проблему, используя методику быстрого анализа и сравнения геномов бактерий микрофлоры, MetaFast, которую они разработали и представили миру в прошлом году.

Используя этот алгоритм, ученые создали новую программу, MetaCherchant, которая может анализировать отдельные гены «супербактерий» и искать их аналоги и прародителей в метагеномном «супе».

Проверяя работу этой программы, Ульянцев и его коллеги открыли «прародителей» нескольких неуязвимых штаммов микроба Helicobacter pylori, вызывающего желудочные инфекции и рак, анализируя метагеномы, собранные в больницах Казани до и после попыток избавиться от колоний этих бактерий при помощи антибиотиков.

Подобный подход, как отмечают биоинформатики, позволит их коллегам изучать эволюцию подобных микробов в кишечнике человека и разрабатывать методики борьбы с ними, которые бы максимально сдерживали их дальнейшее развитие.