Väitös: Laajakirjoisia beetalaktamaaseja tuottavat enterobakteerit One Health -näkökulmasta kokogenomisekvensoinnin aikakaudella

Laajakirjoisia beetalaktamakaaseja tuottavia gramnegatiivisia bakteereja löydetään sekä ihmisiltä, eläimiltä, että ympäristöstä. Maailmanlaajuisesti lisääntyvä mikrobilääkeresistenssi vaatii poikkitieteellistä tutkimusta erilaisten leviämisreittien selvittämiseksi. Kokogenomisekvensointi on tehokas työkalu vastustuskykyisten bakteerien ja plasmidien yhtäläisyyksien tutkimiseen.

ELL, Paula Kurittu väitteli Helsingin yliopistossa 30.9.2022. Opponenttina toimi Dosentti Antti Hakanen, Turun yliopisto, ja kustoksena Professori Maria Fredriksson-Ahomaa, Helsingin yliopisto.

Väitöskirjassaan Kurittu tutki ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavien bakteerien esiintymistä Suomessa eri lähteistä ja vertasi bakteerikantojen, plasmidien ja geenien yhtäläisyyksiä kokogenomisekvensoinnin keinoin.

Laajakirjoisia beetalaktamaaseja (ESBL/AmpC) tuottavat Enterobacteriaceae -heimon bakteerit, etenkin Escherichia coli ja Klebsiella pneumoniae, ovat yksi tärkeimmistä antibiooteille vastustuskykyisistä bakteereista, ja näitä havaitaan niin ihmisillä, eläimillä kuin ympäristössäkin. Usein resistenssiä aiheuttava geeni sijaitsee kromosomin ulkopuolisessa DNA-elementissä, plasmidissa, mikä on edesauttanut mikrobilääkeresistenssin leviämistä. 

Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä tutkittiin siipikarjaa, jota on pidetty ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavan E. colin reservuaarina maailmanlaajuisesti. Suomessa tuotantopolven broilereita ei ole lääkitty antibiootein yli vuosikymmeneen, mutta tuotantoketjussa on löydetty ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavia bakteereja. Hankkeessa tutkituista vanhempaispolven broilereista 26,7 %:lla havaittiin ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavaa E. colia, mutta tuotantopolven munien pinnalta haudonta-ajan jälkeen bakteereita ei enää havaittu. Löydökset viittaavat siihen, että ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavat bakteerit leviävät tuotantoketjussa useita eri reittejä hyödyntäen, ei pelkästään emolta jälkeläisille.

Muuttolintujen mukana mahdollisesti leviävien ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavien bakteerien esiintymistä tutkittiin valkoposkihanhista pääkaupunkiseudulla. Näytteistä 4,5 % oli positiivisia ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavan E. colin suhteen. Lisäksi löydettiin harvinainen plasmidityyppi, joka osoittaa mahdollisesti uusien resistenssigeeni-plasmidi-yhdistelmien leviämisen olevan mahdollista useita eri reittejä pitkin, yli maarajojen. 

Yhteistyössä Ruokaviraston ja Tullilaboratorion kanssa toteutetussa tuontielintarvikkeita tutkivassa hankkeessa havaittiin, että etenkin raaka broilerinliha sisälsi ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavaa E. colia. Sekä valkoposkihanhista että tuontielintarvikkeista peräisin olevissa näytteissä löydettiin ESBL/AmpC-entsyymiä koodaavia resistenssigeenejä plasmidityypeissä, joita pidetään kansainvälisesti levinneinä. 

Kliinisistä infektioista eristettyjen ihmisten ESBL-näytteiden yleisin geeni oli blaCTX-M-27, joka on maailmanlaajuisesti lisääntynyt blaCTX-M-15-geenin rinnalla viime vuosina. Kokogenomisekvenssianalyysin perusteella ihmisistä peräisin olevat kannat olivat erillään eläimistä ja elintarvikkeista peräisin olevista kannoista. 

Väitöskirja tuo uutta tietoa ESBL/AmpC-entsyymiä tuottavien bakteerien esiintyvyydestä ja epidemiologiasta Suomessa, sekä osoittaa kokogenomisekvensoinnin olevan tehokas työkalu mikrobilääkeresistenssin tutkimisessa.

Väitöskirjatyö sai rahoitusta seuraavilta tahoilta: Suomen Akatemia, Walter Ehrströmin säätiö, Suomen eläinlääketieteen säätiö, Elintarvikkeiden Tutkimussäätiö, Euroopan Unionin Horisontti 2020 -ohjelma, Helsingin yliopiston Ruokaketjun ja terveyden tohtoriohjelma sekä Ympäristö-, elintarvike- ja biotieteellinen tutkijakoulu. 

Linkki sähköiseen väitöskirjaan