royaltystockphoto / Shutterstock

Resistensi antibiotik menyebar dengan cepat di seluruh dunia. Ketika bakteri menular bermutasi dengan cara tertentu dan kemudian berkembang biak, mereka dapat menjadi resisten bahkan terhadap obat yang paling kuat. Tetapi penelitian telah mengungkapkan cara alternatif yang mengkhawatirkan bahwa resistensi antibiotik dapat menyebar: suatu organisme yang meneruskan resistensi terhadap bakteri hidup lainnya.

Pada bulan Juni 2012, seorang lelaki berusia 35 dari São Paulo menemukan dirinya di rumah sakit dengan segudang masalah. Bersamaan dengan diagnosa kanker kulit, dia diberitahu bahwa dia memiliki infeksi bakteri yang berpotensi mematikan. Para dokter menempatkannya pada kemoterapi dan antibiotik, dan pengobatan membunuh bakteri tampaknya berhasil. Tetapi dalam sebulan demam berdarah mikroba telah kembali.

Pasien telah mengontrak MRSA superbug yang terkenal (resisten metisilin) Staphylococcus aureus). Jadi tim medis beralih ke salah satu antibiotik "pertahanan terakhir", the vankomisin senyawa kuat. Jenis MRSA ini awalnya tidak memiliki pertahanan alami terhadap vankomisin, tetapi pada bulan Agustus tahun itu menjadi resisten, membuat pengobatan tidak efektif.

Ilmuwan akan melakukannya kemudian mengungkap bahwa alih-alih mendapatkan resistensi melalui mutasi sederhana, MRSA malah diberi banyak DNA baru. Dalam rangkaian kode genetik yang disumbangkan ini terdapat instruksi untuk protein yang akan menjaga bakteri aman dari kerja antibiotik yang merusak. MRSA telah diberikan kemenangan, tetapi dari mana asal DNA ini?

Enter Enterococcus faecalis. Bug ini biasanya digambarkan sebagai bakteri komensal (salah satu "bakteri baik"), yang hidup bahagia di usus kita tanpa menimbulkan bahaya. Saluran pencernaan kita adalah sarang aktivitas mikroba, menampung organisme bersel tunggal dalam triliunannya. Mikrobioma yang disebut sangat penting untuk mempertahankan a usus manusia yang sehat, tetapi juga membantu menekan sisi seram serangga seperti faecalis.

Ketika pasien dengan sistem kekebalan yang lemah menjalani perawatan antibiotik, sisi yang tidak diinginkan ini dapat berkembang. Ketika kita diberi antibiotik, mereka membabi buta menyapu semua bakteri yang tidak memiliki pertahanan alami, kadang-kadang membersihkan mikrobioma usus dari banyak penghuninya yang ramah. Tapi faecalis adalah dilengkapi secara intrinsik dengan gudang mekanisme resistensi alami dalam DNA-nya, sering memungkinkannya untuk bertahan hidup.

Dengan tidak adanya tetangga yang menindas di sekitarnya atau sistem kekebalan tubuh yang mampu mengendalikan mereka, faecalis dan kawan-kawannya yang resisten berkembang biak dan berkembang, membagi diri dengan gembira untuk pindah ke real estat baru yang tersedia di usus. Dan tak lama kemudian mereka melakukan kontak dekat dengan tetangga mereka yang tahan dan berpotensi menyebabkan penyakit.

Bertukar informasi

Ketika manusia berkumpul, kita sering bertukar pikiran melalui bahasa. Tetapi ketika bakteri berkumpul, mereka dapat bertukar informasi melalui instruksi yang dikodekan-DNA. Ini dikenal sebagai transfer gen horizontal, tempat salinan DNA berpindah dari satu sel ke sel lainnya. Sayangnya, E. faecalis dan rekan senegaranya yang luar biasa memiliki semua informasi terbaik untuk dibagikan, informasi yang memungkinkan mereka untuk berbagi bertahan hidup dengan antibiotik.

Tetapi faecalis telah melangkah lebih jauh dalam perjalanan evolusinya, menjadi salah satu penggerak utama resistensi antibiotik. Salah satu mekanisme pertahanan yang digunakan oleh bakteri untuk menjaga diri dari kode genetik yang tidak diinginkan adalah sistem CRISPR-cas9, yang juga digunakan para ilmuwan sebagai cara untuk mengedit DNA. Sistem ini berasal sebagai sarana bagi bakteri untuk memotong DNA virus dan kode genetik potensial berbahaya berkeping-keping sebelum menyebabkannya membahayakan.

E. faecalis pernah menyimpan sistem CRISPR-cas9 yang penting, tetapi, yang luar biasa, mengorbankan mekanisme pertahanan sehingga semua jenis DNA dapat masuk dan tetap berada di dalam dinding sel. Ini adalah strategi yang berisiko tetapi pada akhirnya terbukti bermanfaat, membuka kunci bagi faecalis untuk memperoleh, dan kemudian meneruskan, petak-petak pengetahuan genetik. Melalui desain gain-and-exchange inilah yang diberikan faecalis resistensi vankomisin terhadap MRSA.

Resistensi antibiotik mengancam kemampuan kita untuk mengobati infeksi serius. Titikul B / Shutterstock

Antibiotik berperan penting dalam kedokteran modern. Mereka digunakan secara rutin untuk mengobati penyakit menular, diberikan secara pre-emptive setelah operasi, dan telah berkontribusi untuk meningkatkan harapan hidup rata-rata dengan rata-rata tahun 20 di seluruh dunia. Ini membuat mengatasi resistensi antibiotik salah satunya masalah paling mendesak dihadapi oleh spesies kita hari ini. Namun, pada bakteri seperti faecalis, para ilmuwan telah menemukan mikroba yang berkolusi untuk meningkatkan bahaya yang ditimbulkan oleh resistensi antibiotik yang berevolusi.

Ini membuat pemahaman E. faecalis sangat penting. Namun banyak dari mikroba alami, resistensi intrinsik tetap diselimuti misteri. Frustasi, faecalis sering memiliki kartu as di lengannya ketika ditantang oleh antibiotik. Jika kita menghapus sepotong DNA yang tidak terpisahkan, misalnya, kita sering menemukan bahwa faecalis memiliki bagian DNA lain yang dapat melakukan peran yang sama, terlepas dari resistensi antibiotik. Namun, kami belum sepenuhnya memahami bagian DNA mana yang memiliki rencana cadangan genetik dan mana yang tidak.

Sepotong DNA tanpa cadangan akan menjadi target obat yang ideal. Dan untungnya, kami dapat mengidentifikasi bagian-bagian penting ini di lab dengan secara bertahap menghapus segmen DNA. Satu demi satu, setiap penghapusan akan membawa kita selangkah lebih dekat untuk mengidentifikasi bagian-bagian kunci dari kode genetik yang sangat penting E. faecalis untuk bertahan hidup. Ini membuat kami yakin bahwa kami akan segera dapat menumpuk dukungan kami terhadap patogen oportunistik yang hemat ini, dan pada akhirnya menghapus dealer dari permainan.

Tentang Penulis

Sali Morris, Calon PhD, University of Bath serta James S. Horton, Calon PhD, University of Bath

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

books_health