دانشمندان کشف مهمی در زمینه مقاومت آنتی‌بیوتیکی انجام دادند

سوپر باگ‌ها، باکتری‌هایی که در برابر چندین آنتی‌بیوتیک مقاوم هستند، چالشی بزرگ برای پزشکی مدرن ایجاد می‌کنند. محققان مرکز بیو مهندسی مولکولی B CUBE در دانشگاه فنی درسدن و انستیتو پاستور در پاریس، ضعفی را در ماشین‌آلات باکتریایی که سازگاری مقاومت آنتی‌بیوتیکی را هدایت می‌کند، شناسایی کردند. یافته‌های آن‌ها می‌تواند راه را برای تقویت اثربخشی آنتی‌بیوتیک‌های موجود هموار کند.

به گزارش رسانه اخبار پزشکی مدنا، از زمان کشف پنی‌سیلین در سال ۱۹۲۸، آنتی‌بیوتیک‌ها پزشکی را متحول کرده‌اند و به ما امکان  می‌دهند به راحتی با عفونت‌های باکتریایی مبارزه کنیم. با این حال، با اختراع آنتی‌بیوتیک‌ها، ما نیز وارد یک رقابت تسلیحاتی بی‌پایان با باکتری‌ها شده‌ایم. آن‌ها به سرعت با داروها سازگار می‌شوند و بسیاری از درمان‌های موجود را بی‌تأثیر می‌کنند. چنین باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، که اغلب (سوپر باگ) نامیده می‌شوند، تهدیدی جدی برای بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن و سیستم ایمنی ضعیف هستند.

پروفسور مایکل شلیرف، سرپرست مطالعه، سرپرست گروه تحقیقاتی در B CUBE، دانشگاه فنی درسدن می‌گوید: «به جای توسعه آنتی‌بیوتیک‌های جدید، ما می‌خواستیم دقیقاً درک کنیم که چگونه باکتری‌ها مقاومت خود را سازگار می‌کنند.»

در این راستا، گروه‌ها کشف کردند که چرا برخی از باکتری‌ها برای ایجاد مقاومت آنتی‌بیوتیکی زمان بیشتری نیاز دارند، در حالی که برخی دیگر بسیار سریع سازگار می‌شوند. یافته‌های آن‌ها امکانات جدیدی را برای توسعه استراتژی‌های مقابله باز می‌کند. پروفسور دیدیه مازل، سرپرست گروه تحقیقاتی در انستیتو پاستور در پاریس، که گروهش با تیم شلیرف همکاری کرده است، می‌گوید: «کار ما بر روی سیستم انتگرون متمرکز است، یک جعبه ابزار ژنتیکی که باکتری‌ها برای سازگاری با محیط خود از طریق تبادل ژن‌ها، از جمله ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی استفاده می‌کنند.»

سیستم انتگرون مانند یک جعبه ابزار است. این امکان را برای باکتری‌ها فراهم می‌کند تا ژن‌های مقاومت را ذخیره کنند و با فرزندان و سلول‌های همسایه خود به اشتراک بگذارند. این سیستم از طریق یک مکانیسم مولکولی (برش و چسباندن) هدایت شده توسط پروتئین‌های خاصی به نام نوترکیبناز عمل می‌کند. سیستم انتگرون بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. برخی از باکتری‌ها بسیار سریع مقاومت جدیدی به دست می‌آورند و برای برخی دیگر، زمان قابل توجهی طول می‌کشد.

معلوم شد که تنوع توالی‌های DNA در هسته این تفاوت است. پروفسور مازل توضیح می‌دهد: «توالی‌های داخل سیستم انتگرون توسط گیره‌های مویی DNA خاصی احاطه شده‌اند. آن‌ها به این نام خوانده می‌شوند زیرا دقیقاً به همین شکل هستند، مانند سنجاق‌های کوچک U شکل که از DNA بیرون زده‌اند. نوترکیبنازها برای اتصال به این گیره‌های مویی ساخته شده‌اند و یک کمپلکسی تشکیل می‌دهند که سپس می‌تواند یک قطعه را برش داده و قطعه دیگری را در آن جایگذاری کند.» گروه شلیرف از یک تنظیم میکروسکوپی پیشرفته برای مطالعه میزان اتصال قوی یک پروتئین نوترکیبناز به توالی‌های مختلف DNA استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که کمپلکس‌هایی با قوی‌ترین اتصال بین پروتئین و DNA نیز کارآمدترین آن‌ها در به دست آوردن ژن‌های مقاومت هستند.

دکتر اکاترینا وروبسکایا، دانشمند آزمایشگاه شلیرف که این پروژه را انجام داده است، می‌گوید: «با استفاده از موچین نوری، ما از نور برای گرفتن یک رشته DNA از هر دو طرف و جدا کردن آن استفاده می‌کنیم. تصور کنید که در حال کشیدن یک طناب برای باز کردن یک گره هستید.»

گروه مشاهده کرد که همبستگی روشنی بین نیروی لازم برای جداسازی یک کمپلکس پروتئین-DNA و کارایی ماشین‌آلات برش و چسباندن وجود دارد. دکتر وروبسکایا می‌افزاید: «اگر شما یک کمپلکس داشته باشید که به شدت به DNA متصل شده است، می‌تواند کار خود را بسیار خوب انجام دهد. DNA را برش دهید و یک ژن مقاومت جدید را بسیار سریع جایگذاری کنید. از سوی دیگر، اگر شما یک کمپلکس پروتئین-DNA داشته باشید که نسبتاً ضعیف است و به طور مداوم از هم می‌پاشد، باید دوباره و دوباره مونتاژ شود. به همین دلیل است که برخی از باکتری‌ها سریع‌تر از سایرین مقاومت آنتی‌بیوتیکی پیدا می‌کنند.»

پروفسور شلیرف می‌گوید: «سیستم انتگرون توسط میکروبیولوژیست‌ها برای دهه‌ها مطالعه شده است. آنچه ما اکنون به آن اضافه می‌کنیم، افزودن داده‌های بیوفیزیکی و توضیح رفتار این سیستم با فیزیک است. و شاید این آسیب‌پذیری در برابر نیرو یک پدیده عمومی‌تر برای کارایی‌های متغیر در زیست‌شناسی باشد.»

دانشمندان معتقدند که می‌توان از ضعف موجود در این سیستم برای توسعه درمان‌های مکمل استفاده کرد که از این کمپلکس‌های DNA-پروتئین ناپایدار بهره‌برداری کنند یا آن‌ها را ایجاد کنند. این می‌تواند همراه با آنتی‌بیوتیک‌های موجود باشد و به آن‌ها مزیت زمانی اضافی در برابر باکتری‌ها بدهد.