Forskere har måske afsløret et nyt våben i kampen mod antibiotikaresistente superbugs: lægemidler, der fryser bakterieudvikling i dens spor.
Antibiotikumresistente bakterier er de mikrober, der på en eller anden måde overlever, selv under angreb fra megadrugs beregnet til at dræbe dem. Hvert år fanger mindst 2,8 millioner mennesker i USA en af disse superstrege bakterier eller resistente svampe, ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
En af måderne, hvorpå bakterier udvikler sig til at blive "antibiotikaresistente", er ved at afhente fritflydende genetisk materiale fra deres miljøer. De inkorporerer derefter de fjernede gener i deres eget DNA. På denne måde kan bakterier opsamle gener, der er kaster fra mikrober, der allerede er resistente, og dermed opnå resistens selv. Men bakterier er ikke i stand til at fange uheldige bits af DNA uden det rigtige udstyr; "bugs" skal først ind i en tilstand kaldet "kompetence" for at bygge det nødvendige maskiner til at hente genetisk materiale fra deres omgivelser.
Bakterier bliver kompetente, når de placeres under stress, som når de udsættes for antibiotikabehandlinger. Undersøgelser antyder, at flere almindelige klasser af antibiotika faktisk driver spredningen af antibiotikaresistens ved at skubbe bakterier i en stresset tilstand. Men nu en ny undersøgelse af bakterierne Streptococcus pneumoniae har fremhævet en potentiel løsning på dette paradoksale problem: lægemidler, der forhindrer bakterier i at blive kompetente i første omgang.
For undersøgelsen, der blev offentliggjort tirsdag (3. marts) i tidsskriftet Cell Host & Microbe, satte forskere denne strategi på prøve i en musemodel og blokerede med succes flere stammer af S. pneumoniae fra at blive kompetente og udveksle gener inde i musene. Bakterierne, som typisk lever i den menneskelige næse og hals, kan udløse alvorlige infektioner, hvis de migrerer ind i blodbanen, bihuler, ører, lunger eller væv, der dækker hjernen eller rygmarven, ifølge CDC.
Antibiotika er den eneste tilgængelige behandling af disse infektioner, men i mere end 30% af tilfældene S. pneumoniae stammer viser sig at være resistente over for en eller flere antibiotika. Hvis såkaldte "anti-evolution" medicin viser sig at være sikre hos mennesker, kan medicinen måske hjælpe med at forhindre flere stammer i at opnå resistens, foreslog forskerne.
Stop af spredningen
Forskerne screenede mere end 1.300 medicin for at finde ud af, hvilke der kunne bringe kompetence til at stoppe. Resultaterne pegede på 46 sådanne medikamenter, herunder antipsykotiske medikamenter, antimikrobielle stoffer og et anti-malariamiddel. Selvom de var forskellige, forhindrer medicinen alle kompetencer i lave doser via den samme mekanisme, fandt forskerne.
"Kompetencevejen er blevet undersøgt i årtier, og vi kender alle nøglekomponenterne," undersøgte forfattere Jan-Willem Veening, professor i Institut for Grundlæggende Mikrobiologi ved det schweiziske universitet i Lausanne, og Arnau Domenech, en postdoktorisk forsker i Veening's lab, fortalte Live Science i en e-mail.
Én nøglekomponent, kendt som proton-motive force (PMF), giver cellen mulighed for at producere energi, importere næringsstoffer og skifte fragt ind og ud af dens krop. Når bakterier går i den kompetente tilstand, pumpes de normalt ud et peptid kaldet CSP, som akkumuleres uden for cellen og udløser kompetence (evnen til at gribe antibiotikaresistente genudskrabninger), når det har opbygget sig over en bestemt tærskel.
Men når de udsættes for anti-evolution medicin, S. pneumoniae kan ikke længere opretholde en normal PMF, og transportøren, der normalt udpumper CSP-fejl. "Da kompetencevejen er stramt reguleret, hvis CSP ikke eksporteres, blokeres udtrykket af nøgleforbindelser, og kompetence hæmmes," sagde Domenech og Veening.
Forfatterne testede virkningen af udvalgte medikamenter - et anti-mikrobielt, antipsykotisk og anti-malaria - på dyrkede S. pneumoniae og fandt, at de alle blokerede kompetence ved at afbryde den PMF-komponent. De fandt de samme resultater i både de levende mus og i humane celler i laboratorieskåle.
"Det smukke ved det nuværende arbejde er, at vi fandt flere forbindelser ... der let kan forstyrre PMF uden at påvirke den normale vækst af cellen," tilføjede Domenech og Veening.
"Det forstyrrer væksten af bakterierne, der driver udvælgelsen for resistens," sagde Andrew Read, professor i sygdomsøkologi og biologi ved Pennsylvania State University, som ikke var involveret i undersøgelsen. Hvis medikamenter kan blokere kompetence uden at få cellerne til at udvikle resistens, "vil bugs forblive følsomme" over for antibiotikabehandling, sagde han.
Fremtidige undersøgelser er nødvendige for at afgøre, om '' anti-evolution 'medicin kan bruges realistisk i kombination med antibiotika for at forhindre spredning af antibiotikaresistens,' bemærkede forfatterne i deres papir. ”Vores næste trin vil være at teste, om de er specifikke for Streptococcus pneumoniae eller hvis de også kan blokere erhvervelse af resistens i andre humane patogener, "fortalte Domenech og Veening til Live Science. Læs sagde, at filosofien om at afspore evolution for at forhindre modstand skulle overføres til andre bugs, men de nøjagtige lægemiddelmål kan variere mellem dem.
I udviklingen af lægemidler til human brug, skal forskere være kloge i, hvordan de designer kliniske forsøg, tilføjede Read. "Det er et" beskytt det terapeutiske "medikament snarere end et terapeutisk i sig selv," hvilket betyder, at målet med lægemidlet ikke ville være at behandle mennesker per siger, men i stedet forhindre modstand, sagde han.
"I stedet for at sigte mod at dræbe bugs," som mange grupper sigter mod at opnå med nye antibiotiske medicin, "forsøger dette at stoppe input af genetisk variation, som selektion kan handle på." Læs sagde. "For mig, gode første skridt - lad os gå."
