Tutkijat ovat saattaneet paljastaa uuden aseen taistelussa antibioottiresistenssien superbugien torjunnassa: lääkkeet, jotka jäädyttävät bakteerien evoluution jälkeensä.
Antibioottiresistentit bakteerit ovat niitä mikrobia, jotka selviävät jotenkin jopa tappamaan tarkoitettujen lääkkeiden hyökkäyksessä. Sairauksien torjunnan ja ehkäisyn keskuksen (CDC) mukaan ainakin 2,8 miljoonaa Yhdysvaltain ihmistä saa vuosittain yhden näistä ylimääräisistä bakteereista tai vastustuskykyisistä sienistä.
Yksi tapa, jolla bakteerit kehittyvät "antibioottiresistentiksi", on poimien vapaasti kelluvaa geneettistä materiaalia ympäristöstään. Sitten ne sisällyttävät poistetut geenit omaan DNA: hon. Tällä tavalla bakteerit voivat kerätä geenejä, jotka irtoavat jo vastustuskykyisiltä mikrobilta, ja siten saada itsestään vastustuskyvyn. Mutta bakteerit eivät pysty tarttumaan mutkikkaisiin DNA-bitteihin ilman oikeita laitteita; "Bugien" on ensin siirryttävä "kompetenssiin" kutsuttuun tilaan rakentaakseen koneita, joita tarvitaan geneettisen materiaalin kaappaamiseksi ympäristöstä.
Bakteerit muuttuvat päteviksi stressitilanteessa, kuten silloin, kun heille tehdään antibioottihoito. Tutkimukset viittaavat siihen, että useat yleiset antibioottiluokat todella edistävät antibioottiresistenssin leviämistä työntämällä bakteerit stressaantuneeseen tilaan. Mutta nyt uusi tutkimus bakteereista Streptococcus pneumoniae on tuonut esiin mahdollisen ratkaisun tähän paradoksaaliseen ongelmaan: lääkkeet, jotka estävät bakteereista tulemasta päteviä.
Tiistaina (3. maaliskuuta) lehdessä Cell Host & Microbe julkaistuun tutkimukseen tutkijat panivat tämän strategian testiin hiirimallissa ja estävät useita kantoja S. pneumoniae siitä, että heistä tulee kompetentteja ja vaihdetaan geenejä hiirien sisällä. CDC: n mukaan bakteerit, jotka tyypillisesti elävät ihmisen nenässä ja kurkussa, voivat laukaista vakavia infektioita, jos ne vaeltavat verenkiertoon, sinusiin, korviin, keuhkoihin tai aivojen tai selkäytimen peittäviin kudoksiin.
Antibiootit ovat ainoa käytettävissä oleva hoito näille infektioille, mutta yli 30 prosentilla tapauksista S. pneumoniae kannat osoittavat kestävän yhden tai useamman antibiootin kanssa. Jos ns. "Anti-evoluutio" -lääkkeet osoittautuvat turvallisiksi ihmisille, ehkä lääkkeet voivat auttaa estämään enemmän kantoja saamasta vastustuskykyä, tutkijat ehdottivat.
Levityksen pysäyttäminen
Tutkijat seulottivat yli 1300 lääkettä selvittääkseen, mitkä niistä saattavat pätevyyden hidastaa. Tulokset osoittivat 46 tällaista lääkettä, mukaan lukien antipsykoottiset lääkkeet, mikrobilääkkeet ja malarialääke. Tutkijat havaitsivat, että vaikka lääkkeet ovatkin erilaisia, ne estävät kompetenssia pienillä annoksilla saman mekanismin avulla.
"Osaamispolkua on tutkittu vuosikymmenien ajan, ja tiedämme kaikki avainkomponentit", tutkimuksen kirjoittajat Jan-Willem Veening, sveitsiläinen Lausannen yliopiston perustavanlaatuisen mikrobiologian laitoksen professori ja Arnau Domenech, Veeningin tutkijatohtori. laboratorio, kertoi Live Science: lle sähköpostitse.
Yksi avainkomponentti, joka tunnetaan protonimoottorivoimana (PMF), antaa solun tuottaa energiaa, tuoda ravintoaineita ja kuljettaa rahtia kehostaan ja ulos. Kun bakteerit menevät kyseiseen toimivaltaiseen tilaan, ne yleensä pumppaavat CSP-nimisen peptidin, joka kertyy solun ulkopuolelle ja laukaisee kompetenssin (kyky tarttua antibioottiresistentteihin geeniromuihin) heti, kun se on rakentunut tietyn kynnyksen yli.
Mutta kun heille annetaan evoluution vastaisia lääkkeitä, S. pneumoniae ei enää pysty ylläpitämään normaalia PMF: ää, ja kuljettaja, joka yleensä pumppaa CSP: n toimintahäiriöt. "Koska pätevyyspolku on tiukasti säännelty, jos CSP: tä ei viedä, avainyhdisteiden ilmentyminen estetään ja pätevyys estetään", Domenech ja Veening totesivat.
Kirjoittajat testasivat valittujen lääkkeiden - antimikrobisten, antipsykoottisten ja malarialääkkeiden - vaikutusta viljeltyihin S. pneumoniae ja havaitsivat, että he kaikki estävät pätevyyden häiritsemällä kyseistä PMF-komponenttia. He löysivät samat tulokset sekä elävissä hiirissä että ihmisen soluissa laboratorioastioissa.
"Tämän työn kauneus on, että löysimme useita yhdisteitä ... jotka voivat hiukan häiritä PMF: ää vaikuttamatta solun normaaliin kasvuun", Domenech ja Veening lisäsivät.
"Se häiritsee bakteerien kasvua, joka ohjaa resistenssivalintaa", kertoi Pennsylvanian osavaltion yliopiston sairausökologian ja biologian professori Andrew Read, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Hän huomasi, että jos lääkkeet voivat estää pätevyyden ajamatta soluja kehittämään vastustuskykyä, virheet pysyisivät herkinä antibioottihoidolle.
Tulevia tutkimuksia tarvitaan sen määrittämiseksi, voidaanko "anti-evoluutio" lääkkeitä käyttää realistisesti yhdessä antibioottien kanssa antibioottiresistenssin leviämisen estämiseksi ", kirjoittajat huomauttivat paperissaan. "Seuraava vaiheemme on testata, ovatko ne erityisiä Streptococcus pneumoniae tai jos ne voivat myös estää resistenssin hankkimisen muissa ihmisen patogeeneissä "," Domenech ja Veening kertoivat Live Science: lle. Read sanoi, että evoluution suistumisen suuntausfilosofian resistenssin estämiseksi olisi siirrettävä muihin virheisiin, mutta tarkat lääkekohteet voivat vaihdella niiden välillä.
Kehitettäessä ihmisille tarkoitettuja lääkkeitä tutkijoiden on oltava fiksu kliinisten tutkimusten suunnittelussa, Read lisäsi. "Se on" suojella terapeuttista lääkettä, ei terapeuttista itseä ", tarkoittaen, että lääkkeiden tavoitteena ei olisi sanoa sanoin ihmisten hoitoa, vaan estää vastustuskyky, hän sanoi.
"Sen sijaan, että tavoitteena olisi tappaa vikoja", kuten monet ryhmät pyrkivät suorittamaan uusilla antibioottilääkkeillä, "tämä yrittää pysäyttää geneettisen variaation syöttämisen, johon valinta voi vaikuttaa." Lue sanoi. "Minulle hienot ensimmäiset askeleet - mennään."
