แบคทีเรีย 'ทำหน้าที่เป็นหนึ่ง' เพื่อหลีกเลี่ยงยาปฏิชีวนะได้อย่างไร

งานวิจัยใหม่ซูมเข้า Pseudomonas aeruginosa เพื่อเปิดเผยกลยุทธ์ที่แบคทีเรียดื้อยาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงยาปฏิชีวนะ การค้นพบนี้สามารถช่วยให้ยาปฏิชีวนะมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การทดลองในจานเพาะเชื้อแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียสื่อสารเพื่อหลีกเลี่ยงยาปฏิชีวนะได้อย่างไร

Jean-Louis Bru จากภาควิชาอณูชีววิทยาและชีวเคมีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์เป็นผู้เขียนคนแรกของการศึกษาใหม่ซึ่งปรากฏใน วารสารแบคทีเรียวิทยา.

Bru และเพื่อนร่วมงานให้ความสำคัญกับความพยายามในการวิจัยของพวกเขา Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa)แบคทีเรียชนิดหนึ่งที่โจมตีผู้ที่เป็นโรคซิสติกไฟโบรซิสเป็นหลัก

Cystic fibrosis เป็นภาวะทางเดินหายใจที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมซึ่งปอดจะผลิตเมือกออกมามากกว่าที่ควร ส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 30,000 คนในสหรัฐอเมริกา

P. aeruginosa ยังมีอยู่ในสถานพยาบาลและแบคทีเรียสามารถแพร่กระจายผ่านทางน้ำดินมืออุปกรณ์และพื้นผิวอื่น ๆ ที่ปนเปื้อน แบคทีเรียสามารถนำไปสู่การติดเชื้อหลังการผ่าตัดในเลือดหรือส่วนอื่น ๆ ของร่างกายรวมทั้งทำให้เกิดโรคปอดบวม

P. aeruginosa เป็นแบคทีเรียที่อันตรายที่สุดชนิดหนึ่ง

ในบริบทของวิกฤตสาธารณสุขที่ดื้อยาปฏิชีวนะองค์การอนามัยโลก (WHO) วางไว้ P. aeruginosa ในรายชื่อ "เชื้อโรคที่มีลำดับความสำคัญ" นั่นคือแบคทีเรีย 12 ชนิดที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์มากที่สุดเนื่องจากดื้อต่อยาที่แพทย์มักใช้เพื่อต่อสู้กับพวกมัน

ใครแบ่งแบคทีเรีย 12 ชนิดนี้ออกเป็นลำดับความสำคัญ“ วิกฤต”“ สูง” และ“ ปานกลาง” P. aeruginosa มีความสำคัญเนื่องจากความต้านทานต่อกลุ่มยาปฏิชีวนะที่เรียกว่า carbapenems

เมื่อ 2 สัปดาห์ที่แล้วศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC) ก็ถือว่าเช่นกัน P. aeruginosa "ภัยคุกคามร้ายแรง" ที่วางไว้ในรายชื่อเชื้อโรคที่มีลำดับความสำคัญสูง

ในภาพที่กว้างขึ้นนี้การวิจัยเช่นการศึกษาที่ Bru และเพื่อนร่วมงานได้ดำเนินการมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจกลไกการป้องกันของแบคทีเรียและการจัดการกับการติดเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

แบคทีเรียทำหน้าที่เป็น "สิ่งมีชีวิตที่เป็นหนึ่งเดียว"

ในการศึกษาใหม่นี้นักวิจัยได้ตรวจสอบการเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของแบคทีเรียในจานเพาะเชื้อโดยสร้างสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกับเยื่อเมือกที่ช่วยให้ P. aeruginosa เพื่อเจริญเติบโตในโรคปอดเรื้อรัง

ทีมงานได้ทดสอบผลของยาปฏิชีวนะและแบคทีเรียในการ "จับกลุ่ม" ซึ่งเป็นความสามารถที่แบคทีเรียต้องเคลื่อนไหวโดยรวม Bacteriophages เป็นไวรัสที่ติดเชื้อและโจมตีแบคทีเรียจากภายใน

ผสมยาปฏิชีวนะเจนตามิซินด้วย P. aeruginosa ฝูงพบว่าแบคทีเรียส่งสัญญาณไปยังแบคทีเรียที่พบโดยเฉพาะของพวกมันเตือนพวกเขาถึงอันตรายและทำให้พวกมันสามารถหลีกเลี่ยงได้

Pseudomonas แบคทีเรียทำได้โดยการหลั่ง Pseudomonas โมเลกุลการส่งสัญญาณ quinolone (PQS) เขียนผู้เขียน พวกเขาอธิบายว่า“ กลไกเหล่านี้มีผลโดยรวมในการ จำกัด การติดเชื้อไว้ที่ประชากรย่อยซึ่งส่งเสริมการอยู่รอดของประชากรโดยรวม”

การศึกษาผู้เขียนร่วม Nina Molin Høyland-Kroghsbo ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาสัตวแพทยศาสตร์และสัตวศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในเดนมาร์กแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการทดลองและผลการวิจัย

“ เราสามารถเห็นได้ในห้องปฏิบัติการว่าแบคทีเรียว่ายไปรอบ ๆ บริเวณ "อันตราย" ด้วยยาปฏิชีวนะหรือแบคเทอริโอเฟจ เมื่อพวกเขาได้รับสัญญาณเตือนจากพวกเขาคุณจะเห็นได้ในกล้องจุลทรรศน์ว่าพวกมันเคลื่อนไหวเป็นวงกลมรอบ ๆ อย่างเรียบร้อย” นักวิจัยกล่าวโดยอ้างถึงการเคลื่อนไหวที่จับกลุ่ม

“ มันเป็นกลไกการอยู่รอดที่ชาญฉลาดของแบคทีเรีย” เธอกล่าวต่อ “ หากปรากฎว่าแบคทีเรียใช้วิธีหลบหลีกแบบเดียวกันเมื่อติดเชื้อในมนุษย์อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมการติดเชื้อแบคทีเรียบางชนิดจึงไม่สามารถรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยยาปฏิชีวนะ”

“ เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากสำหรับเราที่จะได้เห็นว่าแบคทีเรียสื่อสารและเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมอย่างไรเพื่อให้ประชากรแบคทีเรียทั้งหมดอยู่รอดได้ คุณแทบจะพูดได้ว่าพวกมันทำหน้าที่เป็นสิ่งมีชีวิตที่เป็นหนึ่งเดียวกัน”

Nina Molin Høyland-Kroghsbo

ปูทางไปสู่ยาปฏิชีวนะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในบทบรรณาธิการที่เชื่อมโยง Julia C. van Kessel แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับความสำคัญของการค้นพบโดยกล่าวว่า P. aeruginosaความสามารถในการส่งผลต่อพฤติกรรมกลุ่มเช่นการจับกลุ่มเพื่อตอบสนองต่อความเครียดเป็นการค้นพบที่ "ไม่เหมือนใคร" สิ่งนี้ทำให้ผู้เขียนศึกษาให้คะแนนคำว่า“ การตอบสนองต่อความเครียดโดยรวม” Van Kessel เขียน

ผู้เขียนศึกษายังแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับวิธีการที่ผลการวิจัยของพวกเขาสามารถช่วยจัดการกับวิกฤตการดื้อยาปฏิชีวนะได้ในที่สุด

แม้ว่าจะมีงานที่ต้องทำอีกมากก่อนที่การค้นพบจะนำไปสู่การพัฒนาวิธีการรักษาที่เป็นประโยชน์ขั้นตอนการวิจัยต่อไปคือการหาวิธีแทรกแซงการส่งสัญญาณ PQS ของแบคทีเรีย

ผลการวิจัย“ [ชัดเจน] วิธีการใช้ยาเพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณเตือนถูกส่งออกไปตั้งแต่แรก” Nina Molin Høyland-Kroghsbo กล่าว

“ อีกวิธีหนึ่งคุณสามารถออกแบบสารที่อาจปิดกั้นสัญญาณไม่ให้แบคทีเรียตัวอื่นได้รับและอาจทำให้การรักษาด้วยยาปฏิชีวนะหรือไวรัสแบคทีริโอฟาจมีประสิทธิภาพมากขึ้น” นักวิจัยกล่าวเสริม

“ การติดเชื้อแบคทีเรียชนิดนี้เป็นปัญหาสำคัญทั่วโลกโดยต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลและเสียชีวิตจำนวนมาก นั่นคือเหตุผลที่เรารู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งที่สามารถให้ความรู้ใหม่ ๆ ที่สามารถนำไปใช้ต่อสู้กับแบคทีเรียเหล่านี้ได้”

Nina Molin Høyland-Kroghsbo