Modern tıbbi çağ, dalgın bir İngiliz bilim adamı olan Alexander Fleming’in unuttuğu petri kaplarından birinde bir bakteri öldürme yetisine sahip organizmayı keşfetmesiyle başladı. Dünyanın ilk antibiyotiği penisilini keşfetti.
90 yıl sonra dünya antibiyotik krizi ile karşı karşıyayız.
Süper bakteriler doktorların cephanelerindeki düzinelerce silaha karşı direnç geliştirdiler, bu da tedavi edilmesi giderek zorlaşan enfeksiyonlara yol açtı. Antibiyotiğe dirençli enfeksiyonların dünyadaki ölümlerinin 2050 yılına kadar yılda 10 milyona ulaşacağı tahmin edilmektedir.
Dolayısıyla, dünyanın dört bir yanındaki laboratuarlarda bilim insanları, yeni mikrop öldürücü moleküllerin yetiştirilmesi için zamana karşı yarışıyorlar.
Fleming’e saygıyla, mikrobiyolog Sean Brady taktiklerin değiştirilmesi gerektiğini düşünüyor. Bir petri kabı içinde antibiyotik geliştirmek yerine, onları yeryüzünde bulmayı umuyor.
New York’taki Rockefeller Üniversitesi’nden doçent olan Brady, “Her adımda 10.000 bakteri var, çoğu hiç görmediğimiz bir şey” dedi.
Bu bakterilerin çoğu, henüz anlaşılmayan ve daha önce görmediğimiz moleküller üreten şekillerde davranırlar.
Brady, “Bizim fikrimiz, henüz erişemediğimiz ortamda antibiyotik deposu var,” dedi.
O ve meslektaşları, topraktaki bilinmeyen mikroorganizmalardan çıkarılan yeni bir antibiyotik sınıfının keşfedildiğini bildirdiler.
Malasidinler olarak adlandırdıkları bu sınıf, direnç yaratmaksızın, korkunç metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) dahil olmak üzere birçok superbug’u öldürür.
Brady, önümüzdeki haftalarda eczanede bu antibiyotiği bulamayacağımızı söyledi. Yeni bir molekülün dağıtım için geliştirilmesi, test edilmesi ve onaylanması yıllar alır.
Ancak keşfi, güçlü bir ilke olduğunun bir kanıtıdır: potansiyel olarak yararlı kullanılmayan biyoçeşitlilik dünyasının keşfedilmesini beklemektedir.
Antibiyotikler, insanları hasta yapan mikroplarla savaşabilme yetenekleri nedeniyle ödüllendirilse de, çoğu ilaç bakteri kaynaklı.
Örneğin, tüberkülozu ve veba tedavisinde kullanılan streptomisin, Streptomyces griseus bakterisi tarafından üretilir. (Bu mikrop, başlangıçta New Jersey çiftlik alanının kirinde bulunurken, antibiyotik araştırması hücre kültürleri kullanılarak gerçekleştirildi.)
Bakteriler milyarlarca yıldır birbirleriyle şavaşıyorlardı.Hemde uzun bir süredir. Bu nedenle en iyi silahların hepsinin evrimleşmesi hiç şaşırtıcı değil.
Bununla birlikte, bu mikropların büyük çoğunluğu kontrollü laboratuvar koşulları altında yeteri kadar büyümemekte, bu da onları çalışmayı zorlaştırmaktadır.
Brady, “Belki de, bu basit kültür temelli yaklaşımı kullanarak, bakterilerin ürettiği kimyasalların çoğunu kaçırdık” dedi.
İlginç molekülleri doğrudan çevreden türetmek daha iyi olur. Metagenomiklerin ortaya çıkışı ile, örnek içindeki tüm genetik materyalin topluca sıralanmasına izin veren teknikler, araştırmacılar bunu yapabilir.
Bu çalışma için, Brady’nin ekibi yüzlerce toprak numunesinden büyük miktarda DNA klonlamış ve daha sonra ülkenin dört bir yanındaki bilim adamları tarafından analiz edilerek, ilginç sekanslar arayan materyal üzerinden sıralanmıştır.
Brady, “Orada olanların çoğunun tamamı bilinmiyor ve gelecek de bu” dedi.
O ve meslektaşları, kalsiyuma bağımlı antibiyotikler, bakteri hücrelerine saldıran moleküller, ancak kalsiyumun bulunduğu zaman ile ilgili bilinen bir geni özellikle arıyorlardı.
Böyle bir “kapanma” anahtarı varlığının mikropların direnci geliştirmesini zorlaştırdığı düşünülmektedir.
Bu nedenle, kalsiyum bağımlılığı için bu gen antibiyotik üretimini kontrol eden çok daha uzun sekans için bir işaret olabilir.
Araştırmacılar, kalsiyuma bağımlı geni içeren bir sekans tespit ettikten sonra klonlamış ve bunu kültürlü bir organizma içine enjekte etmişlerdir. Bu organizmalar malasidinleri üretiyorlardı.
MRSA ile enfekte olan sıçanlarda kesilen kısımlara uygulandığında, daha önce bilinmeyen molekül yaraları başarıyla sterilize etti. Bakteri, üç hafta maruz kaldıktan sonra bile direnç göstermedi.
Brady’ye göre, malasidinler bakterilerin hücre duvarlarını inşa etmek için kullandıkları süreci engelleyerek çalışırlar. İnsan hücreleri farklı bir işleme dayalıdır, bu nedenle antibiyotik insanlar için toksik değildir.
O ve meslektaşları, moleküllerin hangi türe ait olduklarını bilmiyorlar ancak buna ihtiyaç duymuyorlar. Bunu yapmak için zaten bir genetik tasarıma sahipler.
“Çaba artık ölçeklendirmek” dedi.
İki yıl önce Brady, keşfi hızlandırmayı ve hastalığın tedavisinde kullanılabilecek yeni ilaçlar üretmeyi amaçlayan Lodo Therapeutics adlı bir şirket kurdu.
Brady, bu fikri kullanan tek bilim adamı değil. Okyanus suyunda ve böcek bağırsağında yeni antibiyotikler aramak için başka yerlerde araştırmacılar metagenomik kullanıyorlar.
Bu arada, aynı teknik, kentsel atıksuluğa ve kirli göllere uygulandı ve büyük miktarda antibiyotik direnci ortaya çıktı.
Los Angeles Times gazetesine konuşan Northeastern Üniversitesi mikrobiyoloji uzmanı Kim Lewis, bir kalsiyuma bağımlı gen aramakla Brady’nin ekibinin büyük miktarda DNA’yı ayırmasına izin verdiğini söyledi.
“Antibiyotikler için mayaya akıllı bir yaklaşım kullandılar” dedi.
Lewis, Brady ve arkadaşlarının, antibiyotiklerle ilişkili yeni DNA imzalarını belirlemeye devam edeceğine dikkat çekti: “Şimdi şunu söylemeliyiz:” Siz daha iyi yapabilirsiniz . ‘ “
Kaynaklar ve İleri Okuma:
https://www.sciencealert.com/metagenomics-discovers-antibiotics-soil-bacteria
Bu makaleyi 4 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
