Metabolik Mutasyonlar Bakterilerin İlaç Tedavisine Direnmesine Yardımcı Olabilir Mi?

Bakteriler, onlara karşı kullandığımız antibiyotiklerden kaçmanın birçok yolunu bulmuştur. ABD Hastalık Kontrol Merkezi tarafından yapılan bir çalışma, her yıl ABD'de en az 2,8 milyon kişinin antibiyotiğe dirençli bir enfeksiyon geliştirdiğini ve 35.000'den fazla kişinin bu tür enfeksiyonlardan öldüğünü göstermiştir. Direnç sağladığı bilinen mutasyonların çoğu, belirli bir antibiyotik tarafından hedeflenen genlerde meydana gelmektedir. Diğer direnç mutasyonları, bakterilerin antibiyotikleri parçalamasına veya hücre zarlarından dışarı pompalamasına izin vermektedir. MIT araştırmacıları, bakterilerin direnç geliştirmesine yardımcı olan başka bir mutasyon sınıfı belirlediklerini bildirmişlerdir. E. coli ile ilgili bir çalışmada, metabolizmaya dahil olan genlerdeki mutasyonların, bakterilerin birkaç farklı antibiyotiğin toksik etkilerinden kurtulmasına da yardımcı olabileceği keşfedilmiştir. Araştırmacılar, bulguların antibiyotiklerin nasıl çalıştığının temel bir yönüne ışık tuttuğunu ve mevcut antibiyotiklerin etkinliğini artırabilecek ilaçlar geliştirmek için potansiyel yeni yollar önerdiğini belirtmişlerdir. MIT Tıp Mühendisliği ve Bilim Enstitüsü (IMES) ve Biyoloji Mühendisliği Bölümü'nde Tıp Mühendisliği ve Bilim Termeer Profesörü çalışmanın kıdemli yazarı James Collins, bu çalışmanın, aşağı akış metabolizmasının önemli bir rol oynadığını vurguladığı için mevcut antibiyotiklerin etkinliğinin nasıl artırılabileceği konusunda onlara fikir verdiğini belirtmiştir. Collins, spesifik olarak, çalışmalarının, bir antibiyotiğin öldürme etkisinin, tedavi edilen patojenin metabolik yanıtını yükseltebilirse artırılabileceğini gösterdiğini ifade etmiştir. Makalenin baş yazarının, şu anda Columbia Üniversitesi'ndeki Barnard College'da hesaplamalı biyoloji bölümünde yardımcı doçent olan eski bir MIT doktora sonrası doktoru olan Allison Lopatkin olduğu bildirilmiştir. Yeni çalışma, Collins'in laboratuarının, antibiyotiklerle tedavi edildiğinde birçok bakterinin metabolizmasını hızlandırmaya zorlandığını ve bunun da toksik yan ürünlerin birikmesine yol açtığını gösteren önceki çalışmasına dayanmaktadır. Bu yan ürünler hücrelere zarar vermekle birlikte ölümlerine katkıda bulunmaktadır.

Antibiyotik direnç mutasyonları

Aşırı aktif metabolizmanın hücre ölümündeki rolüne rağmen, bilim insanları, bu metabolik basıncın bakterilerin ilaçlardan kaçmasına yardımcı olan mutasyonlara yol açtığına dair herhangi bir kanıt bulamamışlardı. Collins ve Lopatkin, bu tür mutasyonları bulup bulamayacaklarını görmek için yola çıktılarını belirtmişlerdir. İlk olarak, normalde antibiyotik direnç mutasyonlarını aramak için kullanılanlara benzer bir çalışma yapmışlardır. Uyarlanabilir evrim olarak bilinen bu tür taramada, araştırmacılar bir laboratuar E. coli türü ile başlamakla birlikte daha sonra belirli bir antibiyotiğin yavaş yavaş artan dozları ile hücreleri tedavi etmektedirler. Araştırmacılar daha sonra tedavi sırasında ne tür mutasyonların ortaya çıktığını görmek için hücrelerin genomlarını sıralamışlardır. Bu yaklaşım, dizilenebilen genlerin sayısındaki sınırlamalar nedeniyle daha önce metabolizmaya dahil olan genlere mutasyonlar vermemiştir. Lopatkin, daha önce yapılan çalışmaların çoğunun, evrimleşmiş birkaç tekil klona baktığını veya belki de mutasyonların görmeyi bekledikleri birkaç geni sıraladığını çünkü bunların ilacın nasıl davrandığıyla ilgili olduğunu ifade etmiştir. Lopatkin, bunun, onlara bu direnç genlerinin çok doğru bir resmini vermesine karşın orada olan diğer her şeye bakışı sınırladığını sözlerine eklemiştir. Araştırmacılar, bulguların bakterileri yüksek metabolik duruma zorlamanın mevcut antibiyotiklerin etkinliğini artırma olasılığını artırdığını bildirmişlerdir. Bilim insanları şimdi, yeni adjuvan ilaçlar için daha spesifik hedefler keşfetme umuduyla, bu metabolik mutasyonların bakterilerin antibiyotiklerden kaçmasına nasıl yardımcı olduğunu daha fazla araştırmayı planladıklarını belirtmişlerdir.