בכתב העת Microbiome פורסם מחקר המתאר את שיטת ARG-PASS — כלי המסוגל לאתר גנים לא ידועים עד כה לעמידות לאנטיביוטיקה (ARGs) במיקרוביום האנושי על סמך מאפיינים שמרניים של רצף ומבנה חלבונים.
בעיית העמידות לאנטי-מיקרוביאליים (AMR) נותרה אחת האיומים המרכזיים על בריאות הציבור. המיקרוביום האנושי משמש כמאגר נרחב של גנים כאלה, אולם רבים מהם קשים לגילוי בשיטות מסורתיות בשל הומולוגיה נמוכה ל-ARGs ידועים. המחברים התמקדו באזורים בעלי חשיבות תפקודית בחלבונים, שבהם נשמרים מאפיינים מבניים מרכזיים.
הכלי ARG-PASS משתמש בשיטת מכונת וקטורים תומכים מסוג אחד (one-class support vector machine) ועובר אימון על התפלגויות זוגיות של מבנה ראשוני ושלישוני באזורים שמרניים של חלבונים המקודדים על ידי ARGs. הוא יושם על שישה זני ייחוס של פרויקט Human Microbiome Project ונבחרו תשעה מועמדים לבדיקה ניסויית. כל תשעת הגנים, שבאו לידי ביטוי ב-E. coli, אישרו פעילות תפקודית וסווגו לקטגוריות APH, dfr, בטא-לקטמאזות מסוגים B ו-C, וכן חלבונים קושרי פניצילין.
בנוסף, השיטה יושמה ישירות על מאגר המבנים של AlphaFold. כך זוהה הגן phnP, השייך לסוג של מטלו-בטא-לקטמאזות. הוא מפגין הומולוגיה נמוכה לבטא-לקטמאזות ידועות, אך מגלה פעילות עמידות לאמפיצילין התלויה בסביבה. מכל הגנים שנבדקו, 80 % מספקים עמידות ברמה של ספי CLSI, והשאר סווגו כ"קדם-עמידים" — יש להם פעילות, אולם הריכוז המעכב המינימלי עדיין אינו מגיע לרמה בעלת משמעות קלינית.
החוקרים מציינים כי גנים קדם-עמידים נוטים יותר להתפתח בעתיד לגורמי עמידות מלאים בעלי משמעות קלינית. ARG-PASS מאפשר לזהות ARGs ייחודיים שחומקים משיטות המבוססות על הומולוגיה של רצפים בלבד.
לדברי המחברים, גישה זו מעלה את דיוק הניטור של עמידות ועשויה לתרום לשימוש מושכל יותר באנטיביוטיקה. השיטה משלבת מידע על רצף ומבנה, ובכך פותחת גישה לאלמנטים חבויים בעבר של המיקרוביום.
