Para ilmuwan mungkin telah menemukan senjata baru dalam perang melawan superbug yang kebal antibiotik: obat-obatan yang membekukan evolusi bakteri di jalurnya.
Bakteri yang resisten antibiotik adalah mikroba yang entah bagaimana bertahan hidup bahkan di bawah serangan megadrug yang dimaksudkan untuk membunuh mereka. Setiap tahun, setidaknya 2,8 juta orang di A.S. menangkap salah satu dari bakteri superstrong atau jamur resisten ini, menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC).
Salah satu cara bakteri berevolusi menjadi "resisten antibiotik" adalah dengan mengambil materi genetik yang mengambang bebas dari lingkungan mereka. Mereka kemudian memasukkan gen-gen pemulung ke dalam DNA mereka sendiri. Dengan cara ini, bakteri dapat mengumpulkan gen yang keluar dari mikroba yang sudah resisten, dan dengan demikian, mendapatkan resistensi sendiri. Tetapi bakteri tidak dapat menangkap bit DNA yang tidak patuh tanpa peralatan yang tepat; "serangga" pertama-tama harus memasuki keadaan yang disebut "kompetensi" untuk membangun mesin yang diperlukan untuk mengambil materi genetik dari lingkungan mereka.
Bakteri menjadi kompeten ketika ditempatkan di bawah tekanan, seperti ketika mereka mengalami perawatan antibiotik. Studi menunjukkan bahwa beberapa kelas umum antibiotik benar-benar mendorong penyebaran resistensi antibiotik dengan mendorong bakteri ke keadaan stres. Tapi sekarang, studi baru tentang bakteri Streptococcus pneumoniae telah menyoroti solusi potensial untuk masalah paradoks ini: obat yang mencegah bakteri menjadi kompeten sejak awal.
Untuk penelitian, yang diterbitkan Selasa (3 Maret) dalam jurnal Cell Host & Microbe, para peneliti menguji strategi ini dalam model tikus dan berhasil memblokir beberapa jenis virus. S. pneumoniae dari menjadi kompeten dan bertukar gen di dalam tikus. Bakteri, yang biasanya hidup di hidung dan tenggorokan manusia, dapat memicu infeksi serius jika mereka bermigrasi ke aliran darah, sinus, telinga, paru-paru, atau jaringan yang menutupi otak atau sumsum tulang belakang, menurut CDC.
Antibiotik berdiri sebagai satu-satunya pengobatan yang tersedia untuk infeksi ini, tetapi pada lebih dari 30% kasus, itu S. pneumoniae strain terbukti resisten terhadap satu atau lebih antibiotik. Jika apa yang disebut sebagai obat "anti-evolusi" terbukti aman pada manusia, mungkin obat-obatan tersebut dapat membantu mencegah lebih banyak strain untuk mendapatkan resistensi, kata para peneliti.
Menghentikan penyebaran
Para peneliti menyaring lebih dari 1.300 obat untuk menentukan obat mana yang dapat membuat kompetensi berhenti. Hasilnya menunjukkan 46 obat semacam itu, termasuk obat antipsikotik, anti-mikroba, dan obat anti-malaria. Meskipun beragam, semua obat mencegah kompetensi pada dosis rendah melalui mekanisme yang sama, para peneliti menemukan.
"Jalur kompetensi telah dipelajari selama beberapa dekade, dan kami tahu semua komponen kunci," penulis penelitian Jan-Willem Veening, seorang profesor di Departemen Mikrobiologi Fundamental di Universitas Swiss Lausanne, dan Arnau Domenech, seorang peneliti postdoctoral di Veening's lab, kepada Live Science dalam email.
Satu komponen kunci, yang dikenal sebagai gaya proton-motive (PMF), memungkinkan sel untuk menghasilkan energi, mengimpor nutrisi, dan mengangkut kargo ke dalam dan keluar dari tubuhnya. Ketika bakteri memasuki kondisi kompeten, mereka biasanya memompa keluar peptida yang disebut CSP, yang terakumulasi di luar sel dan memicu kompetensi (kemampuan untuk mengambil sisa-sisa gen yang resisten terhadap antibiotik) setelah bakteri terbentuk di luar batas tertentu.
Tetapi ketika dikenakan obat anti-evolusi, S. pneumoniae tidak bisa lagi mempertahankan PMF normal, dan transporter yang biasanya memompa kerusakan CSP. "Karena jalur kompetensi diatur dengan ketat, jika CSP tidak diekspor, ekspresi senyawa utama terhambat dan kompetensi terhambat," kata Domenech dan Veening.
Para penulis menguji efek dari obat-obatan tertentu - anti-mikroba, antipsikotik dan anti-malaria - terhadap kultur. S. pneumoniae dan menemukan bahwa mereka semua memblokir kompetensi dengan mengganggu komponen PMF itu. Mereka menemukan hasil yang sama pada tikus hidup dan dalam sel manusia di piring laboratorium.
"Keindahan karya ini adalah bahwa kami menemukan beberapa senyawa ... yang dapat sedikit mengganggu PMF tanpa mempengaruhi pertumbuhan normal sel," tambah Domenech dan Veening.
"Ini mengganggu pertumbuhan bakteri yang mendorong seleksi untuk resistensi," kata Andrew Read, seorang profesor ekologi dan biologi penyakit di Pennsylvania State University yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Jika obat dapat memblokir kompetensi tanpa mendorong sel untuk mengembangkan resistensi, "maka serangga akan tetap sensitif" terhadap pengobatan antibiotik, katanya.
Studi selanjutnya akan diperlukan untuk menentukan apakah "obat anti-evolusi" dapat digunakan secara realistis dalam kombinasi dengan antibiotik untuk mencegah penyebaran resistensi antibiotik, "catat para penulis dalam makalah mereka. "Langkah kami selanjutnya adalah menguji apakah spesifik untuk Streptococcus pneumoniae atau jika mereka juga dapat memblokir perolehan resistansi pada patogen manusia lainnya, "Domenech dan Veening mengatakan kepada Live Science. Read mengatakan bahwa filosofi penggelinciran evolusi untuk mencegah resistensi harus terbawa ke bug lain, tetapi target obat yang tepat mungkin berbeda di antara mereka.
Dalam mengembangkan obat-obatan untuk penggunaan manusia, para ilmuwan harus pintar dalam bagaimana mereka merancang uji klinis, Baca menambahkan. "Ini adalah obat 'melindungi terapeutik', bukan terapi itu sendiri," yang berarti tujuan dari obat-obatan itu bukan untuk mengobati orang, kata orang, tetapi sebaliknya mencegah resistensi, katanya.
"Alih-alih bertujuan untuk membunuh serangga," karena banyak kelompok bertujuan untuk menyelesaikan dengan obat antibiotik baru, "ini mencoba menghentikan input variasi genetik di mana seleksi dapat bertindak." Baca kata. "Bagi saya, langkah pertama yang bagus - ayo pergi."
