Dan Anderssons forskargrupp
Vår forskning syftar till att förstå mekanismer och dynamik för bakteriell evolution och hur olika faktorer såsom genetisk variation, nivån på selektionstrycket, kompensatoriska mutationer och populationsdynamik påverkar adaptiv evolution.
Mekanismer och dynamik bakom bakteriell evolution
Vår forskning fokuserar på tre olika områden:
A) studier av olika genetiska faktorer som påverkar stabilitet och variabilitet i bakteriers genom; B) studier om de faktorer som påverkar dynamiken vid evolution av antibiotikaresistens; och C) studier av kombinationsbehandlingar och interaktioner mellan olika antibiotika. Vi studerar dessa frågor hos flera olika bakteriearter med en kombination av metoder, såsom experimentell evolution, bakteriell genetik, molekylärbiologi, biokemi, ”next generation sequencing” och matematiska modellering.
A. Genom-variabilitet och -stabilitet.

Figur 1. Genom-varabilitet via horisontell genöverföring, de novo och duplikation-divergens mekanismer.
Det långsiktiga målet med detta projekt är att studera de viktigaste faktorerna som påverkar dynamiken och sättet som bakterierna evolverar. Vi är särskilt intresserade av de evolutionära och mekanistiska faktorerna som påverkar genomets stabilitet och variabilitet. För detta använder vi bakterierna Escherichia coli och Salmonella Typhimurium som modellsystem för att:
- Studera omfattningen och hur de olika genetiska variationerna påverkar bakteriers tillväxt och tidsramarna för adaptiv evolution.
- Studera rollen av genamplifieringar vid adaptiva förändringar (t.ex. vid exponering av antimikrobiella läkemedel) och vid evolution av nya gener.
- Studera bakteriella tillväxtkostnader och begränsningar för horisontell genöverföring.
- Studera distrubutionen av bakteriella tillväxtkostnader vid slumpmässiga mutationer och deras påverkan på adaptiv evolution.
- Studera den genetiska diversitetens påverkan på utvecklingen av adaptiv evolution.
- Studera distrubutionen av geners kopietalsvariationer inom bakteriepopulationer och deras påverkan på adaptiv evolution.
B. Mekanismer och dynamik bakom evolutionen av antibiotikaresistens
%20dan%20bild%202.jpg)
Figur 2. Antibiotikakoncentrationer långt under de inhibitoriska koncentrationerna leder till selektion av resistens och resistensutveckling.
Det övergripande målet med detta projekt är att förstå hur antibiotikaresistens påverkar bakteriella tillväxtkostnader, virulens och smittspridningen av olika patogena bakterier (t.ex. Salmonella Typhimurium, Escherichia coli, Staphyloccocus aureus, Mycobacterium tuberculosis och Pseudomonas aeruginosa) och vilka faktorer som avgör hur snabbt antibiotikaresistens utvecklas i bakteriepopulationer. Våra huvudsakliga mål är att:
- Studera hur olika resistensmekanismer påverkar bakteriella tillväxtkostnader och virulens.
- Studera hur bakterier kan kompensera för bakteriella tillväxtkostnader som uppstår vid resistensutveckling.
- Studera effekten av genetisk epistasis på riktningen och hastigheten vid utvecklingen av multiresistens och kompensatorisk evolution.
- Studera hur smittspridningen påverkas av antibiotikaresistens i djurmodeller och frivilliga försökspersoner.
- Undersöka om minskad antibiotikaanvändning i samhället kan resultera i en minskad frekvens av resistens.
- Studera hur extremt låga halter av antibiotika ökar resistensutvecklingen och uppkomsten av resistenta bakterier i akvatiska miljöer.
- Studera mekanismer bakom variation i genkopietal och deras inverkan på utvecklingen av antibiotikaresistens8.
- Studera förekomst, bakomliggande mekanismer och den kliniska relevansen av heteroresistens.

Figur 3. Heteroresistens är en bakteriell fenotyp där majoritet av bakterierna i populationen är känsliga mot antibiotika men i populationen finns även en extremt liten fraktion av resistenta bakterier. Med ett bakterieisolat som inte uppvisar heteroresistens dör alla bakterier vid en viss specifik antibiotikakoncentration, men med ett heteroresistent bakterieisolat kommer en del av den resistenta populationen att överleva vid en avsevärt högre koncentration av antibiotika. En av de genetiska mekanismerna bakom ”instabil” heteroresistens är ett ökat kopietal av en antibiotikaresistensgen som i sin tur leder till ökad antibiotikaresistens.
C. Detektion och interaktioner mellan antibiotika vid kombinationsbehandlingar.
Antibiotikaresistens påverkar i en allt större utsträckning effekten av antibiotikabehandlingar, vilket gör användningen av kombinationsbehandlingar med flera olika antibiotika till en allt vanligare behandlingsstrategi på sjukhus. Men alla antibiotikakombinationer fungerar inte effektivt – vissa antibiotikakombinationer försämrar varandras aktivitet, medan andra kan förbättra den. Att förstå de specifika interaktionerna mellan olika antibiotika, oavsett om de minskar eller ökar varandras effekt, kan leda till effektivare behandlingar och bättre patientresultat. Vår forskning syftar till att studera dessa interaktioner och genom användning av innovativa tekniker för diagnostik hoppas vi förstå både de kliniska och mekanistiska aspekterna av hur olika antibiotika interagerar med varandra. Genom att analysera hur olika antibiotika samverkar kan vi identifiera synergier, där den kombinerade effekten av antibiotikan är större än summan av deras individuella effekter, och antagonism där kombinationen av antibiotikan minskar deras effektivitet. Förutom att identifiera dessa interaktioner, så vill vi studera de grundläggande processerna bakom dessa effekter, vilket kan leda till en djupare förståelse för de molekylära och cellulära mekanismerna som driver antibiotikainteraktioner.

Figur 4. Antagonism och synergi för tre olika antibiotika på samma agarplatta (antibiotikum C visar synergi med A och B medan antibiotika A och B visar antagonism mot varandra). På de mörkare ytorna växer bakterierna medan på de ljusare ytorna är bakterietillväxten inhiberad.
Gruppmedlemmar
Publikationer
Ingår i Microbiology Spectrum, 2024
- DOI för Antibiotic resistance begets more resistance: chromosomal resistance mutations mitigate fitness costs conferred by multi-resistant clinical plasmids
- Ladda ner fulltext (pdf) av Antibiotic resistance begets more resistance: chromosomal resistance mutations mitigate fitness costs conferred by multi-resistant clinical plasmids
Bacteria can compensate the fitness costs of amplified resistance genes via a bypass mechanism
Ingår i Nature Communications, 2024
- DOI för Bacteria can compensate the fitness costs of amplified resistance genes via a bypass mechanism
- Ladda ner fulltext (pdf) av Bacteria can compensate the fitness costs of amplified resistance genes via a bypass mechanism
Beyond the FIC index: the extended information from fractional inhibitory concentrations (FICs)
Ingår i Journal of Antimicrobial Chemotherapy, s. 2394-2396, 2024
- DOI för Beyond the FIC index: the extended information from fractional inhibitory concentrations (FICs)
- Ladda ner fulltext (pdf) av Beyond the FIC index: the extended information from fractional inhibitory concentrations (FICs)
Ingår i JAC - Antimicrobial Resistance, 2024
- DOI för Heteroresistance to piperacillin/tazobactam in Klebsiella pneumoniae is mediated by increased copy number of multiple β-lactamase genes
- Ladda ner fulltext (pdf) av Heteroresistance to piperacillin/tazobactam in Klebsiella pneumoniae is mediated by increased copy number of multiple β-lactamase genes
Ingår i PLoS biology, 2024
- DOI för High prevalence of heteroresistance in Staphylococcus aureus is caused by a multitude of mutations in core genes
- Ladda ner fulltext (pdf) av High prevalence of heteroresistance in Staphylococcus aureus is caused by a multitude of mutations in core genes
- Fler publikationer