Pengembangan Teknologi Baru Untuk Pertempuran Superbugs

Pengembangan Teknologi Baru Untuk Pertempuran Superbugs

Pencegahan Gen Berbahaya

Teknologi baru memungkinkan strategi untuk memerangi obat-tahan bakteri. Pemindaian elektron mikrograf menggambarkan berbagai rumpun tahan methicillin Staphylococcus aureus bakteri yang sering disebut dengan singkatan MRSA. Janice Haney Carr/Centers for Disease Control dan pencegahan menggunakan sistem mengedit gen yang dapat menonaktifkan gen target apapun. MIT insinyur telah menunjukkan bahwa mereka selektif dapat membunuh bakteri yang membawa gen berbahaya yang menyebabkan resistensi antibiotik atau menyebabkan penyakit.

Dalam beberapa tahun terakhir, jalur baru dari bakteri telah muncul yang menolak bahkan antibiotik paling kuat. Setiap tahun, superbugs ini telah di uji coba, yang salah satunya termasuk dalam bentuk obat-tahan tuberkulosis dan staphylococcus, menginfeksi lebih dari 2 juta orang di seluruh negeri. Dan dapat membunuh setidaknya 23.000 orang. Meskipun kebutuhan mendesak untuk pengobatan baru, para ilmuwan telah menemukan sangat sedikit kelas antibiotik baru dalam dekade terakhir.

Mengidentifikasi Kombinasi Gen

MIT insinyur sekarang telah berubah kuat untuk senjata baru pada superbugs ini. Menggunakan sistem mengedit gen yang dapat menonaktifkan target gen apapun, mereka telah menunjukkan bahwa mereka selektif dapat membunuh bakteri yang membawa gen berbahaya yang menyebabkan resistensi antibiotik atau menyebabkan penyakit. Dipimpin oleh Timothy Lu, Profesor teknik biologi dan teknik elektro dan ilmu komputer, para peneliti menggambarkan pertemuan mereka dalam edisi September 21 Nature Biotechnology.

Bulan lalu, Lu di lab melaporkan pendekatan yang berbeda untuk memerangi bakteri resisten dengan mengidentifikasi kombinasi gen yang bekerja sama untuk membuat bakteri lebih rentan terhadap antibiotik. Lu berharap bahwa teknologi kedua akan mengakibatkan obat baru untuk membantu memerangi krisis tumbuh yang ditimbulkan oleh-bakteri resisten obat. “Ini adalah saat yang cukup penting ketika ada sedikit antibiotik baru yang tersedia, tetapi lebih dan lebih banyak resistensi antibiotik berkembang,” katanya. “Kami sudah tertarik untuk menemukan cara-cara baru untuk memerangi resistensi antibiotik, dan surat-surat ini menawarkan dua strategi yang berbeda untuk melakukan hal itu.”

Memotong Perlawanan

Kebanyakan antibiotik bekerja dengan mengganggu fungsi penting seperti pembelahan sel atau sintesis protein. Namun, beberapa bakteri, termasuk tangguh MRSA (tahan methicillin Staphylococcus aureus) dan organisme CRE (carbapenem-tahan Enterobacteriaceae), telah berevolusi menjadi hampir tidak dapat diobati dengan obat-obatan yang ada. Maka dari itu dilakukan sistem pengeditan gen agar memperkuat strategi penahanan terhadap antibiotik.

Pada studi alam Bioteknologi baru, mahasiswa pascasarjana Robert Citorik dan Mark Mimee bekerja dengan Lu untuk menargetkan gen spesifik yang memungkinkan bakteri untuk bertahan dalam pengobatan antibiotik. Sistem mengedit gen CRISPR disajikan strategi yang sempurna untuk Gen-gen. CRISPR, awalnya ditemukan oleh ahli biologi yang mempelajari sistem kekebalan tubuh bakteri, melibatkan serangkaian protein yang menggunakan bakteri untuk mempertahankan diri melawan bacteriophages (virus yang menginfeksi bakteri). Salah satu protein, enzim pemotongan DNA yang disebut Cas9, mengikat pendek RNA untak panduan yang menargetkan urutan tertentu, mengatakan tempat untuk membuat luka.

Lu dan rekan-rekan memutuskan untuk mengubah sendiri senjata bakteri terhadap mereka. Mereka merancang helai panduan RNA untuk gen target terhadap resistensi antibiotik, termasuk enzim NDM-1, yang memungkinkan bakteri untuk menolak berbagai beta-laktam antibiotik, termasuk carbapenems. Gen pengkodean NDM-1 dan faktor-faktor resistensi antibiotik lain biasanya dilakukan di plasmid — melingkar untai DNA terpisah dari genom bakteri — sehingga lebih mudah bagi mereka untuk menyebar melalui populasi.

Ketika sistem penelitian para CRISPR terhadap NDM-1, mereka secara khusus mampu membunuh lebih dari 99 persen NDM-1-membawa bakteri, sementara bakteri resisten antibiotik tidak melakukan signifikan menginduksi untuk pembunuhan apapun. Mereka juga berhasil ditargetkan dalam resistensi antibiotik gen lain dalam pengkodean SHV-18, mutasi dalam kromosom bakteri memberikan perlawanan terhadap antibiotik kuinolon, dan virulensi dalam faktor enterohemorrhagic E.coli.

Selain itu, para peneliti menunjukkan bahwa sistem CRISPR dapat digunakan untuk selektif menghilangkan bakteri tertentu dari beragam komunitas bakteri yang didasarkan pada tanda-tangan genetik mereka, sehingga membuka potensi “microbiome pengeditan” melampaui antimikroba.

Untuk mendapatkan CRISPR komponen ke dalam bakteri, para peneliti membuat dua pengiriman kendaraan-direkayasa oleh bakteri yang membawa gen CRISPR plasmid dan Bacteriofag partikel yang mengikat bakteri dan menyuntikkan gen. Kedua pembawa ini berhasil menyebarkan gen CRISPR melalui populasi obat bakteri resisten. Pengiriman dari sistem CRISPR ke waxworm larva terinfeksi dengan bentuk yang berbahaya E. coli mengakibatkan peningkatan kelangsungan hidup larva.

Para peneliti sedang menguji pendekatan ini pada tikus dan mereka membayangkan bahwa akhirnya teknologi dapat disesuaikan untuk memberikan CRISPR komponen untuk mengobati infeksi atau bakteri.