مقاومت آنتی بیوتیکی
سم به خودی خود عاملی کشنده می باشد؛ اما اثرگذاری آن در ترکیب با دیگر مواد به مراتب بیشترخواهد بود.
سلاحی که می تواند E. coli تا MRSA(استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین) را هم به صورت درون سلولی و هم برون سلولی از بین ببرد.
تیمی از محققان پرینستون در ژورنال Cell گزارش كردند؛ كه تركیباتی به نام SCH-79797 را یافته اند كه می تواند؛ به طور همزمان دیواره های باكتریایی را سوراخ كرده و فولات را در سلول های خود از بین ببرد – این در حالی است كه از مقاومت در برابر آنتی بیوتیک مصون می مانند.
انواع عفونت باکتریایی
عفونت های باکتریایی به دو شکل وجود دارند: گرم مثبت و گرم منفی. نامگذاری آن ها بر اساس نام دانشمندانی است که آن ها را کشف کرده اند. تفاوت اصلی بین باکتری ها این است که باکتری های گرم منفی دارای ساخنمان چندلایه و بسیار پیچیده ای می باشند که نسبت به آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند. حدود ۳۰ سال است که داروهایی علیه باکتری های گرم منفی عرضه نشده است.
این اولین آنتی بیوتیکی است که می تواند علیه گرم مثبت و گرم منفی را بدون مقاومت مورد هدف قرار دهد. اما آنچه ما به عنوان دانشمندان بیشتر از آن هیجان زده می شویم چیزی است که ما در مورد چگونگی عملکرد این آنتی بیوتیک – حمله از طریق دو مکانیسم مختلف در یک مولکول – پی برده ایم. امید داریم که انواع جدیدی آنتی بیوتیک ها در آینده عرضه شود.
زمر گیتای، ادوین گرانت کانکلین استاد زیست شناسی و نویسنده ارشد
بزرگترین ضعف آنتی بیوتیک ها این است که باکتری ها را به سرعت در برابر آنها مقاومت می کنند، اما تیم پرینستون دریافتند که علیرغم تلاش های بسیار، آن ها قادر به ایجاد مقاومت در برابر این ترکیب نیستند. گیتای گفت: این بسیار امیدوار کننده است، به همین دلیل ما مشتقات این ترکیب را Irresistin می نامیم.
این هدف مقدس تحقیقات آنتی بیوتیک ها است: آنتی بیوتیکی که در برابر بیماری ها موثر بوده و برای ایمنی بدن انسان مؤثر است (برخلاف استفاده ازالکل یا سفید کننده، که برای سلول های انسانی و باکتری ها به طور یکسان کشنده است.)
مقاله مرتبط: مقاومت آنتی بیوتیکی پیچیده تر از همیشه
برای محقق آنتی بیوتیک، این مانند کشف فرمول تبدیل سرب به طلا یا سوار شدن به اسب شاخدار است ؛ چیزی که همه می خواهند اما هیچ کس واقعاً باور ندارد.
جیمز مارتین
فارغ التحصیلی که بیشتر دوران تحصیلات خود را صرف کار در این مجموعه می کند. وی گفت: اولین چالش من متقاعد كردن آزمایشگاه مبنی بر درست بودن آن بود.
تحقیقات مولکولی آنتی بیوتیک ها
اما مقاومت ناپذیری شمشیری دو لبه است. تحقیقات معمولی در مورد آنتی بیوتیک ها شامل یافتن مولکولی است که می تواند باکتری ها را از بین ببرد، چندین نسل تولید کند تا زمانی که باکتری ها مقاومت در برابر آن را تحقق بخشند، ببینند که دقیقاً چگونه این مقاومت عمل می کند و از آن برای مهندسی معکوس استفاده می کند دریابد که مولکول در وهله اول چگونه کار می کند.
اما از آنجا که SCH-79797 مقاومت ناپذیر است، محققان هیچ کاری برای مهندسی معکوس ندارند.
گیتای گفت: این یک شکست تکنیکال واقعی بود.هیچ مقاومتی مشاهده نشد، که خود نوعی چالش علمی بود.
برهان خلف آنتی بیوتیکی
تیم تحقیقاتی دو چالش تکنیکی بزرگ داشتند: تلاش برای اثبات برهان خلف – که هیچ چیز نمی تواند در برابر SCH-79797 مقاومت کند – و سپس بفهمند که چگونه این پروسه پیش می رود.
برای اثبات مقاومت در برابر مقاومت، مارتین روش های مختلفی را آزمایش کرد که هیچکدام ذره ای از مقاومت را در برابر ترکیب SCH را نشان ندادند. او بسیار سخت تلاش می کرد به طوری که مسیرسریالی را امتحان کرد؛ به این معنی که بارها و بارها باکتری ها را در معرض دارو قرار می داد. از آنجا که باکتری ها حدود ۲۰ دقیقه تکثیر می یافتند، میکروب ها میلیون ها شانس برای تکامل مقاومت دارند – اما این کار را نکردند. برای بررسی روش های آن ها، این تیم همچنین آنتی بیوتیک های دیگر (نووبیوسین، تری متئوپریم، نیسین و جنتامایسین) را به صورت پیوسته عبور دادند و به سرعت مقاومت در برابر آن ها را پرورش دادند.
نتیجه
اثبات برهان خلف از نظر عملی غیرممکن بود، بنابراین محققان عباراتی مانند “فرکانس مقاومت غیرقابل کشف و کم” و “عدم مقاومت قابل ردیابی” را استفاده کردند؛ اما نتیجه اصلی این است که SCH-79797 مقاومت ناپذیر است – از این رو آن ها به ترکیبات مشتق آن، Irresistin نامیدند.
آن ها همچنین سعی کردند از آن در برابر گونه های باکتریایی که به مقاومت آنتی بیوتیکی خود مشهور هستند: از جمله Neisseria gonorrhoeae که در فهرست ۵تهدیدکننده ی فوری منتشر شده توسط مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها، استفاده کنند.
سوزاک با توجه به مقاومت در برابر چند دارو مشکل بزرگی را ایجاد می کند. ما داروهای سوزاک را با وجود عفونت های شایع، به اتمام رساندیم. وقتی که دو سال پیش گلو درد داشتم، به من پنی سیلین-G داده شد – پنی سیلین که در سال ۱۹۲۸ کشف شد! N. gonorrhoeae، سویه های استانداردی که محوطه دانشگاه ها بودند، بسیار مقاوم هستند. آنچه که آخرین خط دفاع ، شکستن شیشه در مورد اضطراری برای Neisseria بود. امروزه با توجه به استاندارد مراقبت یکی از موارد بسیار مهمی است که ما می توانیم آن را درمان کنیم.
گیتای
محققان حتی نمونه ای از مقاوم ترین گونه N. gonorrhoeae را از طاق های سازمان بهداشت جهانی – سویه ای مقاوم در برابر هر آنتی بیوتیک شناخته شده دریافت کردند و جو نشان داد که دوست ما این سویه را کشت. گیتای با اشاره به جوزف شین نویسنده اول و مدیر آزمایشگاه گیتای گفت: ما از این موضوع بسیار هیجان زده ایم.
تیر آغشته به سم
محققان مهندسی معکوس، سال ها در تلاش بودند تا تعیین کنند که چگونه این مولکول باکتری ها را با استفاده از ترکیب گسترده ای ازروش ها، از بین می برد. از تکنیک های کلاسیک که از زمان کشف پنی سیلین تا فناوری برش، استفاده کردند.
مارتین آن را رویکرد everything but the kitchen sink نامید و سرانجام مشخص شد که SCH-79797 از دو مکانیسم مجزا در یک مولکول استفاده می کند، مانند پیکان پوشیده از سم.
بنیامین برتتون، دانشمند پژوهشگر زیست شناسی مولکولی و مدرس موسسه لوئیز سیگلر برای ژنتیک یکپارچه، گفت: نوک پیکان باید تیز باشد که سم را وارد کند، اما سم نیز باید به خودی خود کشنده باشد. پیکان غشای بیرونی را هدف قرار می دهد – حتی با وجود لایه ضخیم باکتری های گرم منفی آن ها را نیز سوراخ می کند – در حالی که سم فولات را خرد می کند، یک ساختمان اساسی RNA و DNA است.
محققان از کشف اینكه این دو مکانیسم به صورت هم افزایی عمل می كنند، شگفت زده شدند و مشاهده کردند بیش از تعداد زیادی از اجزای آن ها را در هم آمیخت.
اگر فقط این نصف آن را مصرف کنید – داروهای تجاری در دسترس هستند که می توانند به هر یک از آن دو مسیر حمله کنند.
اما مشکل اساسی!
یک مشکل اصلی وجود دارد. SCH-79797 سلول های انسانی و سلولهای باکتریایی را در سطوح تقریبا مشابهی می کشد؛ به این معنی که به عنوان یک دارو، خطر کشتن بیمار را قبل از کشتن عفونت به همراه دارد. مشتق Irresistin-16 این مسئله را ثابت کرد. این ماده در برابر باکتری ها تقریباً ۱۰۰۰ برابر بیشتر از سلول های انسانی قوی است و آن را به یک آنتی بیوتیک امیدوارکننده تبدیل می کند. به عنوان تأیید نهایی، محققان نشان دادند که می توانند از Irresistin-16 برای درمان موش های آلوده به N. gonorrhoeae استفاده کنند.
چیزی که نمی توان زیاده روی کرد این است که تحقیقات آنتی بیوتیکی طی یک دوره چند دهه متوقف شده است. یافتن یک زمینه علمی که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته و در عین حال که به انرژی جدیدی نیاز دارد، نادر است.
KC Huang، استاد مهندسي زيست مهندسي و ميكروب شناسي و ايمونولوژي در دانشگاه استنفورد كه در اين تحقيق شركت نداشته است.
هوانگ که از محققان فوق دکترا در پرینستون از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۸ بود، گفت: پیکان حاوی سم، هم افزایی بین دو مکانیسم حمله باکتری ها را می تواند تأمین کند. همچنین شروع به طراحی ترکیبات جدید کردند که از آن الهام گرفته شده بود این همان چیزی بود که این کار را بسیار هیجان انگیز کرد.
به ویژه هر دو مکانیسم – پیکان و سم – فرآیندهای هدفمندی را که در هر دو باکتری و سلول های پستانداران وجود دارد، هدف قرار می دهد. فولات برای پستانداران بسیار حیاتی است (به همین دلیل به زنان باردار گفته می شود که اسید فولیک مصرف می کنند) و البته هر دو باکتری و سلول های پستانداران حاوی غشا هستند.
این امید زیادی به ما می دهد؛ زیرا یک مجموعه کامل از اهداف وجود دارد که مردم تا حد زیادی از آن آگاهی ندارند؛ زیرا آنها فکر می کنند اوه، من نمی توانم آن را هدف قرار دهم؛ زیرا در این صورت من انسان را نیز می کشم.
هوانگ گفت: “یک مطالعه مانند این می گوید که ما می توانیم به عقب برگردیم و آنچه را که فکر می کردیم محدودیت در تولید آنتی بیوتیک های جدید ماست را دوباره بررسی کنیم.
از بعد دیدگاه اجتماعی، داشتن امید جدید به آینده خارق العاده است.
