W czasopiśmie Microbiome opublikowano badanie, w którym opisano metodę ARG-PASS – narzędzie zdolne do znajdowania wcześniej nieznanych genów oporności na antybiotyki (ARG) w ludzkim mikrobiomie na podstawie konserwatywnych cech sekwencji i struktury białek.
Problem oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) pozostaje jednym z głównych zagrożeń dla zdrowia publicznego. Mikrobiom człowieka stanowi obszerne rezerwuar takich genów, jednak wiele z nich jest trudnych do wykrycia tradycyjnymi metodami z powodu niskiej homologii z już znanymi ARG. Autorzy skupili się na funkcjonalnie ważnych obszarach białek, gdzie zachowują się kluczowe cechy strukturalne.
Narzędzie ARG-PASS wykorzystuje metodę wektorów nośnych jednej klasy i uczy się na podstawie sparowanych rozkładów struktury pierwszorzędowej i trzeciorzędowej w konserwatywnych regionach białek kodowanych przez ARG. Zastosowano je do sześciu szczepów referencyjnych z projektu Human Microbiome Project i wybrano dziewięciu kandydatów do weryfikacji eksperymentalnej. Wszystkie dziewięć genów, wyekspresjonowanych w E. coli, potwierdziło aktywność funkcjonalną i zostało sklasyfikowanych jako APH, dfr, β-laktamazy klas B i C, a także białka wiążące penicylinę.
Dodatkowo metodę zastosowano bezpośrednio do bazy struktur AlphaFold. W ten sposób wykryto gen phnP, należący do typu metalo-β-laktamaz. Wykazuje on niską homologię ze znanymi β-laktamazami, lecz wykazuje zależną od środowiska aktywność oporności na ampicylinę. Spośród wszystkich badanych genów 80% zapewnia oporność na poziomie progów CLSI, pozostałe zaklasyfikowano jako „przedoporne” – posiadają one aktywność, jednak minimalne stężenie hamujące nie osiąga jeszcze klinicznie istotnego poziomu.
Badacze zaznaczają, że geny przedoporne z większym prawdopodobieństwem mogą w przyszłości ewoluować w pełnoprawne, klinicznie istotne determinanty oporności. ARG-PASS pozwala identyfikować unikalne ARG, które umykają metodom opartym wyłącznie na homologii sekwencji.
Według autorów takie podejście zwiększa precyzję monitorowania oporności i może przyczynić się do bardziej uzasadnionego stosowania antybiotyków. Metoda integruje informacje o sekwencji i strukturze, otwierając dostęp do wcześniej ukrytych elementów mikrobiomu.
