کشف روشی بدون دارو برای مبارزه با باکتری مقام به آنتی‌بیوتیک

به گزارش عصر رویداد از پایگاه اطلاع‌رسانی فیز، برآوردهای اخیر نشان می‌دهد عفونت‌های خطرناک و مقاوم در برابر آنتی بیوتیک در ۲۵ سال آینده به‌سرعت تشدید خواهد شد. براساس یک مطالعه جدیدی، سالانه بیش از ۱ میلیون نفر از سال ۱۹۹۰ تا ۲۰۲۱ بر اثر عفونت های مقاوم به دارو جان خود را از دست دادند و پیش‌بینی‌های جدید حاکی از آن است که تا سال ۲۰۵۰ این رقم به حدود ۲ میلیون مرگ در سال افزایش خواهد یافت.

دانشمندان برای مقابله با این بحران در زمینه بهداشت عمومی، به دنبال راه‌حل‌های جدیدی در سازوکار پیچیده عفونت باکتریایی هستند. مطالعه محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، آسیب‌پذیری را در سویه‌های نوعی باکتری مقاوم به آنتی بیوتیک نشان داد. این محققان به سرپرستی پروفسور گورول سوئل و همکارانش در دانشکده علوم زیستی با همکاری آزمایشگاه‌های دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه پومپئو فابرا (اسپانیا)، مقاومت آنتی‌بیوتیکی باکتری باسیلوس سابتلیس/ Bacillus subtilis را بررسی کردند.

آنها با این انگیزه تحقیقات را انجام دادند که چرا گونه‌های جهش‌یافته باکتری‌ها پس از ایجاد مزیت مقاوم در برابر آنتی بیوتیک، تکثیر نمی‌شوند، زیرا با وجود برتری نسبت به سایر باکتری‌هایی که مقاومت آنتی بیوتیکی مشابهی ندارند، چنین باکتری‌هایی باید غالب شوند.

پاسخ این است که مقاومت آنتی‌بیوتیکی همزمان با مزایایی که برای زنده ماندن باکتری‌ها دارد، هزینه‌هایی نیز دارد و این گروه تحقیقاتی دریافتند با محدودیت فیزیولوژیکی که مانع از تسلط بالقوه می‌شود نیز مرتبط است، محققان معتقدند از همین عامل برای جلوگیری از تکثیر مقاومت آنتی‌بیوتیک استفاده کرد.

سوئل، یکی از اعضای گروه زیست‌شناسی مولکولی و از محققان این مطالعه در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو گفت: توانستیم پاشنه آشیل باکتری‌های مقاوم به آنتی بیوتیک را کشف کنیم و اکنون می‌توانیم از این نقطه ضعف برای سرکوب ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی بدون دارو یا مواد شیمیایی مضر استفاده کنیم.

جهش‌های طبیعی دی‌ان‌ای در تمام سلول‌های زنده؛ از جمله سلول‌های درون باکتری‌ها ایجاد می‌شود. برخی از این جهش ها منجر به مقاومت آنتی بیوتیکی می‌شوند. سوئل و همکارانش بر مکانیسم‌های فیزیولوژیکی مرتبط با ریبوزوم‌ها، (ریز ماشین‌های درون سلولی با نقش کلیدی در سنتز پروتئین‌ها و ترجمه کدهای ژنتیکی)، تمرکز کردند.

همه سلول‌ها برای زنده ماندن به یون‌های باردار مانند یون منیزیم متکی هستند. ریبوزوم‌ها به یون‌های منیزیم وابسته هستند؛ زیرا این کاتیون فلزی به تثبیت ساختار و عملکرد آنها کمک می‌کند. با این حال، مدل‌سازی در مقیاس اتمی در طول تحقیقات جدید نشان داد انواع ریبوزوم جهش‌یافته که مقاومت آنتی‌بیوتیکی ایجاد می‌کنند، برای یون‌های منیزیم با مولکول‌های آدنوزین تری فسفات (ATP) رقابت دارند. همچنین مدل‌های ریاضی نشان داد این امر منجر به طناب کشی ریبوزوم در مقابل آدنوزین تری فسفات بر روی عرضه محدود منیزیم در سلول می‌شود.

محققان با مطالعه یک نوع ریبوزوم در باکتری باسیلوس سابتلیس به نام ال ۲۲/ L۲۲ دریافتند رقابت برای جذب منیزیم بیشتر از یک ریبوزوم که به آنتی بیوتیک ها مقاوم نیست، مانع از رشد ال ۲۲ می‌شود. از این رو، رقابت عوارض فیزیولوژیکی مرتبط با باکتری‌های جهش‌یافته با مقاومت را همراه دارد.

سوئل می‌گوید: در حالی که اغلب مقاومت آنتی بیوتیکی را مزیتی اصلی برای بقای باکتری ها می‌دانیم، متوجه شدیم توانایی مقابله با محدودیت منیزیم در محیط آنها برای تکثیر باکتری‌ها مهم تر است.

این نقطه‌ضعف تازه کشف شده را می‌توان به عنوان هدفی برای مقابله با مقاومت آنتی بیوتیکی بدون استفاده از داروها یا مواد شیمیایی استفاده کرد؛ به عنوان مثال، ممکن است بتوان یون منیزیم را از محیط‌های باکتریایی حذف کرد و از طریق درک بهتر خواص مولکولی و فیزیولوژیکی باکتری‌های مقاوم به آنتی بیوتیک، می‌توان راه های جدیدی برای کنترل آنها بدون استفاده از دارو یافت.

سوئل و همکارانش در این مطالعه که گزارش کاملی از آن در نشریه پیشرفت‌های علم / Science Advances چاپ شده است، رویکرد جدیدی را برای مبارزه با بحران سلامت باکتری های مقاوم به آنتی باکتریال اعلام کردند. توسعه یک دستگاه بیوالکترونیکی که به فعالیت الکتریکی طبیعی باکتری‌های خاص روی پوست ما، راه را برای یک راه جدید بدون دارو دیگر برای مدیریت عفونت‌ها هموار می‌کند.

این دستاورد برای کاهش آثار مضر استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس، یک باکتری رایج شناخته شده و عامل ایجاد عفونت‌های بیمارستانی و کمک به مقاومت آنتی بیوتیکی، هم ثابت شده است. در هر دو مطالعه، محققان از یون های باردار برای کنترل باکتری ها استفاده کردند.