_ Oamenii de știință propun o metodă fără medicamente pentru a combate bacteriile rezistente la antibiotice

Estimările recente indică faptul că infecțiile mortale rezistente la antibiotice vor escalada rapid în următorul sfert de secol. Peste 1 milion de oameni au murit din cauza infecțiilor rezistente la medicamente în fiecare an, între 1990 și 2021, a raportat un studiu recent, cu noi previziuni crescând la aproape 2 milioane de decese în fiecare an până în 2050.

Într-un efort de a contracara acest lucru. Criza de sănătate publică, oamenii de știință caută noi soluții în mecanismul complicat al infecției bacteriene. Un studiu condus de cercetătorii de la Universitatea din California San Diego a descoperit o vulnerabilitate în tulpinile de bacterii care sunt rezistente la antibiotice.

În colaborare cu laboratoarele de la Universitatea de Stat din Arizona și de la Universitatea Pompeu Fabra (Spania), profesorul Gürol Süel și colegii de la Școala de Științe Biologice din UC San Diego au investigat rezistența la antibiotice a bacteriei Bacillus subtilis.

Cercetarea lor a fost motivată de întrebarea de ce variantele mutante ale bacteriilor nu proliferează și preiau populația odată ce au dezvoltat un avantaj rezistent la antibiotice. Având mâna peste alte bacterii care nu au o rezistență similară la antibiotice, astfel de bacterii ar trebui să devină dominante. Totuși nu sunt. De ce?

Răspunsul, raportat în revista Science Advances, este că rezistența la antibiotice are un cost. În timp ce rezistența la antibiotice oferă unele avantaje pentru supraviețuirea bacteriilor, echipa a descoperit că aceasta este, de asemenea, legată de o limitare fiziologică care împiedică potențiala dominație.

Acest fapt, notează cercetătorii, ar putea fi exploatat pentru a opri răspândirea. de rezistență la antibiotice.

„Am descoperit călcâiul lui Ahile de bacterii rezistente la antibiotice”, a spus Süel, membru al Departamentului de Biologie Moleculară de la UC San Diego. „Putem profita de acest cost pentru a suprima stabilirea rezistenței la antibiotice fără medicamente sau substanțe chimice dăunătoare.”

Mutațiile spontane ale ADN-ului apar în toate celulele vii, inclusiv în cele din bacterii. Unele dintre aceste mutații duc la rezistență la antibiotice. Süel și colegii săi s-au concentrat pe mecanismele fiziologice legate de ribozomi, micro-mașinile din interiorul celulelor care joacă un rol cheie în sintetizarea proteinelor și traducerea codurilor genetice.

Toate celulele se bazează pe ionii încărcați, cum ar fi ionii de magneziu, pentru a supraviețui. Ribozomii sunt dependenți de ionii de magneziu, deoarece acest cation metalic ajută la stabilizarea structurii și funcției lor.

Cu toate acestea, modelarea la scară atomică în timpul noii cercetări a constatat că variantele mutante de ribozom care conferă rezistență la antibiotice concurează excesiv pentru ionii de magneziu cu adenozină. molecule de trifosfat (ATP), care furnizează energie pentru a conduce celulele vii. Modelele matematice au arătat în plus că acest lucru are ca rezultat un remorcher de ribozom versus ATP pentru un aport limitat de magneziu în celulă.

Studiind o variantă de ribozom din Bacillus subtilis numită „L22”, cercetătorii au descoperit că competiția pentru magneziu împiedică creșterea L22 mai mult decât un ribozom normal „de tip sălbatic” care nu este rezistent la antibiotice. Prin urmare, competiția impune o taxă fiziologică legată de bacteriile mutante cu rezistență.

„Deși adesea ne gândim la rezistența la antibiotice ca fiind un beneficiu major pentru supraviețuirea bacteriilor, am descoperit că capacitatea de a face față limitării de magneziu în mediul lor este mai important pentru proliferarea bacteriilor”, a spus Süel.

Această slăbiciune recent descoperită poate fi acum folosită ca țintă pentru a contracara rezistența la antibiotice fără utilizarea de medicamente sau substanțe chimice toxice. De exemplu, ar putea fi posibilă chelarea ionilor de magneziu din mediile bacteriene, care ar trebui să inhibe selectiv tulpinile rezistente fără a afecta bacteriile de tip sălbatic care ar putea fi benefice pentru sănătatea noastră.

„Arătăm că, printr-o mai bună înțelegere a proprietăților moleculare și fiziologice ale bacteriilor rezistente la antibiotice, putem găsi noi modalități de a le controla fără a folosi medicamente”, a spus Süel.

În octombrie, Süel și colegii de la Universitatea din Chicago au anunțat o abordare separată pentru combaterea crizei de sănătate a bacteriilor rezistente la antibacteriene. Dezvoltarea lor a unui dispozitiv bioelectronic care se folosește de activitatea electrică naturală a anumitor bacterii găsite pe pielea noastră deschide calea pentru o altă abordare fără medicamente pentru gestionarea infecțiilor.

Avansarea s-a dovedit că reduce efectele nocive ale Staphylococcus epidermidis, o bacterie comună cunoscută pentru că provoacă infecții dobândite în spital și contribuie la rezistența la antibiotice. În ambele studii, cercetătorii au folosit ioni încărcați pentru a controla bacteriile.

„Ne-au rămas fără antibiotice eficiente, iar utilizarea lor rampantă de-a lungul deceniilor a dus la răspândirea antibioticelor pe tot globul, de la Arctic până la oceanele și apele noastre subterane”, a spus Süel. „Sunt necesare alternative fără medicamente pentru tratarea infecțiilor bacteriene și cele mai recente două studii ale noastre arată cum putem într-adevăr să obținem un control fără medicamente asupra bacteriilor rezistente la antibiotice.”

Autorii noului studiu au fost: Eun Chae Moon, Tushar Modi, Dong-yeon Lee, Danis Yangaliev, Jordi Garcia-Ojalvo, S. Banu Ozkan și Gürol Süel.

(Fluierul)