Milchproben aus den 1940er Jahren werfen ein neues Licht auf die Antibiotikaresistenz
Irgendwann in den 1940er Jahren bekam jemand in der heutigen Abteilung für Pathobiologie und Veterinärmedizin einen Lyophilisator, ein Gerät zum Gefriertrocknen von Proben, sagt der Direktor des Connecticut Veterinary Medical Diagnostic Laboratory (CVMDL), Dr. Guillermo Risatti. Risatti erklärt, dass das mikrobiologische Labor damals sehr aktiv war, um Milch für die Milchviehbetriebe in der Region zu testen. Mit einem neuen Gerät begannen sie, Hunderte von Proben zu lyophilisieren.
Eine Landwirtschaftsausstellung an der UConn im Jahr 1945, in der Zeit, als die Milchproben gesammelt wurden.
Department of Archives & Special Collections/UConn Library
Seitdem werden die Proben gelagert. Abgesehen von der Tatsache, dass es sich um Milchproben handelt, die Streptokokken-Bakterien aus den 1940er Jahren enthalten, erklärt Risatti, dass er und seine Kollegen - CVMDL Research Associate Dr. Zeinab Helal, Ji-Yeon Hyeon (jetzt am College of Veterinary Medicine, Konkuk University, Seoul, Republik Korea) und Dong-Hun Lee (ebenfalls am College of Veterinary Medicine, Konkuk University, Seoul, Republik Korea) - daran interessiert waren, ihre mikrobielle Geschichte zu erforschen.
Risatti sagt, dass die Daten im Laufe der Jahre verloren gegangen sind, so dass die Forscher keine genauen Angaben über die Herkunft der Proben haben. Aber da sie ein wenig über die Geschichte der Abteilung wissen, können sie einige Informationen ableiten.
"Wir glauben, dass die meisten von ihnen aus Connecticut oder vielleicht von Fällen aus der Region stammen, aber wir können nicht sagen, aus welchen Teilen", sagt Risatti. "Höchstwahrscheinlich bot dieses Labor den Einheimischen einen Testdienst an, da es sich hauptsächlich um ein Pathologielabor handelte. Jetzt ist es eher ein Diagnoselabor, und wir erhalten Proben aus der ganzen Region, auch aus New York und New Jersey."
Das Wissen um den Inhalt dieser historischen Proben könnte der Forschung auf unerwartete Weise helfen, aber der erste Schritt besteht darin, die verlorenen Details wieder zusammenzusetzen. Risatti erklärt, dass das Team einen Arbeitsablauf mit Standardtechniken eingerichtet hat, um die Prozesse zur Analyse der visuellen Merkmale, des so genannten Phänotyps, und zur Analyse des Genotyps mit Hilfe der genomischen Sequenzierung zu straffen.
Verschiedene Streptokokkenarten verwenden unterschiedliche Strategien, um die von ihnen infizierten Organismen krank zu machen. Diese Virulenzfaktoren werden verwendet, um eine Streptokokkenart von einer anderen zu unterscheiden, und sind eine Möglichkeit, Proben durch phänotypische Analyse zu unterscheiden. Eine weitere phänotypische Analyse besteht darin, die Bakterien auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika zu testen.
Die Forscher begannen mit 50 Proben, die zwischen 1941 und 1947 gesammelt wurden, und stellten fest, dass die Proben sieben verschiedene Streptococcus-Arten enthielten, darunter zwei Unterarten von S. dysgalactiae. Interessanterweise stellten die Forscher fest, dass einige der Proben gegen das Antibiotikum Tetracyclin resistent waren und keine Antibiotikaresistenzgene trugen, wie sie bei den heutigen antibiotikaresistenten Bakterienstämmen üblich sind. Da diese Proben vor der Ära der Antibiotika entnommen wurden, ergänzen die Ergebnisse eine wachsende Zahl von Veröffentlichungen, die zeigen, dass Antibiotikaresistenzen auf natürliche Weise auftraten, bevor der Mensch Antibiotika entdeckte und zu verwenden begann.
"Antibiotikaresistenz ist ein sehr großes Forschungsgebiet, und das schon seit vielen Jahren", sagt Risatti. "Wir sind mit unserer Analyse nicht weiter gegangen, weil wir nicht über die entsprechenden Instrumente verfügen, aber wir hoffen, dass wir diese Informationen der Öffentlichkeit zugänglich machen können. Ich denke, das könnte der Anstoß für jemanden sein, weiter zu forschen".
Risatti erklärt, dass man hofft, mit großen Behörden wie dem CDC und dem Department of Public Health zusammenarbeiten zu können, um die Forschung zur Antibiotikaresistenz zu unterstützen.
Bei der Entwicklung des Arbeitsablaufs lobte Risatti auch die Arbeit der Studentinnen Jillian Baron '24 (CAHNR) und Patricia Arceta '24 (CAHNR):
"Dies ist eine gute Plattform für Studenten, um Erfahrungen zu sammeln und ihre Ergebnisse zu veröffentlichen. Ich bin überrascht, wie eifrig diese jungen Leute sind. Ich bin froh, dass wir den Raum für diese Dinge bieten können."
Mit Blick auf die Zukunft freut sich Risatti über mögliche zukünftige Kooperationen: "Ich hoffe, dass die Menschen eine Verbindung zwischen dem, was wir am CVMDL tun, und der menschlichen Gesundheit sehen können."
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Originalveröffentlichung
Ji-Yeon Hyeon, Junwon Kim, David H. Chung, Zeinab H. Helal, Robert Polkowski, Dong-Hun Lee, Guillermo R. Risatti; "Genome analysis of Streptococcus spp. isolates from animals in pre-antibiotic era with respect to antibiotic susceptibility and virulence gene profiles"; Veterinary Research, Volume 55, 2024-4-15
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