Born in the twilight of antibiotics: Implications of antibiotic use to the preterm infant respiratory microbiome and resistome development

Antibiotikaresistens truer menneskers helse og krever presserende tiltak for å sikre fremtiden mot legemiddelresistente infeksjoner. Overbruk, misbruk og til og med bruk av antibiotika står som hoveddriverne for den globale økningen i antimikrobiell resistens. Behovet for å få en bedre forståelse av hvordan mikrober utvikler resistens er derfor av største betydning. Ikke bare livstruende patogener er medlemmer av det humane mikrobiom i helse og sykdom, men det humane mikrobiom representerer også et viktig reservoar av antibiotikaresistensgener. Lite er kjent om forekomst av resistensgener hos mennesker, det menneskelige resistomet, og hvordan dette påvirkes av antibiotika. I dette prosjektet tar vi opp effekten av antibiotika eksponering på det menneskelige mikrobiomet og resistomet. Målet vårt er å (1) utvikle verktøy for studier av resistomer, (2) undersøke virkningen av antibiotika på respiratoriske og tarmmikrobiomer hos spedbarn i land med forskjellige utfordringer angående antimikrobiell resistens, (3) undersøke virkningen av tidlig antibiotikaeksponering for immunbeskyttelse mot infeksjoner. Det første målet har blitt adressert ved å utvikle ResistoXplorer, et web-verktøy som muliggjør visuell, statistisk og analytisk utforskning av resistomer ved hjelp av omfattende databaser og analyseverktøy. Vi har også etablert en metodikk for funksjonell metagenomisk analyse, og anvendt teknologien for identifisering av nye antibiotikaresistensgener i mikrobiomet. Det andre målet tas for tiden opp, og er basert på serieprøver og metadata fra premature spedbarn født i India og i Norge. Dette tar for seg hvilken påvirkning antibiotika har på mikrobiomet og resistomutviklingen hos spedbarn fram til 6 måneders alder. Det tredje målet er basert på en dyremodell. Så langt, har resultatene vist at eksponering for antibiotika tidlig i livet påvirker immunresponser som beskytter mot pneumokokk- luftveisinfeksjon. Prosjektet er et samarbeid mellom UiO, LHMC & KSCH Hospitals og Tata Consultancy Services Ltd i New Delhi, Folkehelseinstituttet og OUS i Norge.

-

This project addresses the urgent need for improved evidence-based guidance for antibiotic use in preterm infants. Infants in this vulnerable group are highly exposed to antibiotic interventions during early life, and often for extended periods. While antibiotics have saved millions of lives, the worldwide rise in resistance leaves sad imprints in this group, with thousands dying during the first days of life due to resistance to antibiotics. In addition to resistance during this critical period of development, antibiotics promote microbiome disruptions that can have life-long consequences, including among other conditions, increased risk to respiratory infections. In this project we aim to gain insights into how the respiratory microbiome and the collection of resistance genes carried by the microbiome, the resistome, develop in preterm infants. Particular focus will be on the possible effect of antibiotic interventions on the development of microbiomes with enhanced pathogenic potential and antibiotic resistance. Moreover, using a mouse model of respiratory infection, we will investigate how different antibiotic treatment modalities may increase the risk of preterm infants to infections. The project is based on current collaborations between LHMC & KSCH hospitals in New Delhi and the OUS in Norway, and on ongoing collaborations between OUS, UoO and NIPH. The research team leading the project is represented by a distinctive combination of expertise in neonatology, paediatrics, infectious diseases, public health, and microbiology. The results are expected to provide information to better guide the rationale for antibiotic use in preterm infants.