Obat-obatan yang telah melindungi kita dari bakteri yang ada di mana-mana selama lebih dari tujuh puluh tahun perlahan-lahan kehilangan cengkeramannya, dan kita membutuhkan senjata baru untuk melawan infeksi. Bakteri penyebab penyakit menjadi kebal terhadap antibiotik yang pernah membunuh mereka, bahkan terhadap obat-obatan yang pernah dianggap sebagai garis pertahanan terakhir.
Bakteri yang kebal antibiotik (kebal antibiotik) membunuh sekitar satu persen orang yang mereka infeksi, bahkan di negara maju. Dan jika ini diabaikan, mereka akan membunuh lima kali lebih banyak orang setiap tahun.
“Banyak hal yang kita anggap remeh saat ini, seperti operasi caesar, atau penggantian pinggul, atau transplantasi organ, tanpa antibiotik, akan menjadi sangat sulit,” kata François Franceschi, manajer program pengembangan terapeutik di departemen bakteriologi dan mikologi dari National Institute of Allergy and penyakit menular.
Orang dengan sistem kekebalan yang lemah sangat rentan, tetapi di dunia pasca-antibiotik semua orang tanpa kecuali akan berisiko.
“Orang mengatakan bahwa di era pasca-antibiotik, antibiotik tidak akan dapat membantu kita bahkan pada goresan terkecil sekalipun,” kata Cesar de la Fuente, seorang bioteknologi di MIT.
Untuk melawan bakteri resisten, kami beralih ke sekutu baru, seperti virus, yang hanya menyerang bakteri; nanopartikel dan protein kecil yang diproduksi oleh sistem kekebalan berbagai organisme. Setiap alat memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, itulah sebabnya para ilmuwan mempelajari berbagai pendekatan.
“Banyak orang di lapangan sedang mencari strategi alternatif untuk ditambahkan ke gudang senjata kami,” kata Timothy Lu, juga di MIT. "Bukan karena masing-masing dari mereka mencoba menemukan peluru perak mereka sendiri yang akan menyelamatkan kita dari bakteri selama sisa hidup kita, melainkan mempelajari masalah dari sudut yang berbeda."
Video promosi:
Berikut beberapa cara untuk membantu kita menangani bakteri yang tidak diinginkan.
Lucuti penjajah
Bakteri tidak selalu perlu dibunuh untuk menetralkan. Beberapa pengobatan menargetkan kuman secara tidak langsung dengan merampas senjata mereka. Bakteri akan ada di tempat, tetapi konsekuensi infeksi tidak akan serius, dan sistem kekebalan akan memiliki kesempatan untuk melawan infeksi dengan sendirinya.
Jika obat Anda tidak benar-benar membunuh bakteri, insentif mereka untuk membangun resistansi terhadapnya akan berkurang. Perlu waktu lebih lama untuk mengembangkan resistansi karena bakteri tidak akan melawan obat secara aktif, kata Franceschi.
Banyak bakteri melepaskan racun yang merusak sel inang. Salah satu jenis racun yang paling umum disebut pembentuk pori, yang membuat lubang di sel. Ini diisolasi oleh Staphylococcus aureus resisten methicillin, Escherichia coli, Listeria, bakteri antraks, dan bisa dari ular, kalajengking dan anemon laut.
Liangfang Zhang menemukan cara untuk menghilangkan racun ini. "Anda mengambil senjata dan mereka menjadi jauh lebih lemah," kata Zhang, seorang nanoengineer di University of California, San Diego. Ini melapisi nanopartikel dengan target manis - membran yang terdiri dari sel darah merah. Sel darah merah bertindak sebagai umpan, menghisap racun yang akan menyerang sel-sel sehat. “Ini seperti spons yang menghisap racun,” Zhang menjelaskan.
Dalam studi pertamanya, dia menunjukkan bahwa spons nano menyerap racun tanpa membahayakan tikus. Pekerjaan Zhang dengan nanopartikel sebagai umpan tahun ini adalah salah satu dari 24 proyek yang menerima dana dari National Institutes of Health. Dia berharap untuk memulai uji klinis pada manusia paling cepat tahun depan.
Partikel nano, yang sering dibuat dari plastik atau logam seperti perak, juga dapat melemahkan bakteri dengan menghancurkan membran sel pelindungnya atau menyebabkan kerusakan DNA. Nanopartikel mudah dikerjakan karena mereka membangun sendiri. "Anda mengontrol suhu, pelarut, dan yang lainnya, dan molekul-molekul ini merakit diri menjadi partikel nano," kata Zhang.
Nanopartikel bisa lebih mahal daripada antibiotik tradisional. Dan membawa mereka ke tempat yang tepat di tubuh juga bisa menjadi tantangan. Tantangan lainnya adalah memastikan nanopartikel terbuat dari bahan yang tidak akan langsung menimbulkan respons imun, dan akan rusak seiring waktu sehingga tidak menumpuk di dalam tubuh.
Masih ada pertanyaan mengenai keamanan jangka panjang dari beberapa hal ini, kata Lou.
Pengiriman khusus
Perawatan alternatif dapat diterapkan untuk membuat antibiotik yang ada lebih efektif. Misalnya, para ilmuwan sekarang mempelajari bagaimana nanopartikel dapat digunakan untuk mengirimkan obat anti kanker dan antibiotik.
Antibiotik didistribusikan ke seluruh tubuh dan bersifat racun dalam dosis tinggi. Dengan bantuan nanopartikel, dosis obat terkonsentrasi dapat dilepaskan. Ribuan molekul obat dapat didorong ke dalam satu partikel nano.
“Mereka dapat dengan mudah menempel pada membran dan secara bertahap melepaskan obat langsung ke bakteri,” kata Zhang. Akibatnya, muatan yang lebih efektif dapat ditargetkan dengan lebih akurat tanpa meningkatkan dosis total obat. Dengan cara ini, mekanisme resistensi bakteri dapat ditekan - mereka tidak akan mengembangkan resistensi terhadap antibiotik yang bertindak secara langsung.
Masalah dengan nanopartikel, seperti banyak alat lainnya, adalah sistem kekebalan melihatnya sebagai ancaman. “Ukurannya sangat mirip dengan virus. Tubuh kita akan belajar untuk mempertahankan diri dari partikel nano, atau virus ini, jika Anda tidak melindunginya."
Zhang dan rekan-rekannya telah menyamarkan nanopartikel dalam jaket yang terbuat dari membran platelet, sel yang membantu pembekuan darah. Dari samping, nanopartikel mirip dengan miniatur sel darah ini. Beberapa bakteri tertarik oleh trombosit - dengan bantuannya, mereka tersamarkan dari sistem kekebalan. Nanopartikel berlapis trombosit bisa bermain dua kali, merekrut penyerang untuk meledakkannya dengan obat.
Semua nanopartikel akan melepaskan obat di hadapan bakteri, kata Zhang. Dengan bantuan partikel berlapis trombosit, ia telah menyembuhkan tikus yang terinfeksi jenis MRSA yang kebal antibiotik.
Serangan langsung
Terkadang, bagaimanapun, tindakan setengah-setengah tidak membantu. Ada alternatif antibiotik tradisional yang dapat membunuh bakteri. Salah satu strateginya adalah membuat versi buatan dari antimicrobial peptides (AMPs), yang merupakan bagian dari respon imun bawaan pada mikroba, tumbuhan dan hewan (seperti setan Tasmania). Komponen ini menyerang membran patogen dan mendatangkan malapetaka di dalam sel.
Sebagai bagian dari proyek baru-baru ini, de la Fuente bekerja dengan Lou dan lainnya untuk memilih AMP tidak beracun yang ditemukan pada hewan laut sederhana yang disebut tunicates. Para ilmuwan menambahkan beberapa asam amino ke pengaturan dasar, meningkatkan kemampuannya untuk mengobati tikus yang terinfeksi strain E. coli, atau MRSA yang kebal antibiotik. AMP yang diperkuat juga memperkuat sistem kekebalan hewan pengerat, mengurangi peradangan, dan meminta bantuan dalam bentuk sel darah putih.
Peptida antimikroba dapat mengalahkan berbagai macam patogen, dan bakteri mengalami kesulitan mengembangkan resistansi terhadapnya. “Dibandingkan dengan antibiotik konvensional, peptida ini lebih efektif dalam banyak kasus,” kata de la Fuente.
AMP terdiri dari rantai asam amino yang relatif pendek, bahan penyusun protein. Oleh karena itu, mereka cukup sederhana (meskipun mahal) untuk dibuat. “Kami belum menurunkan biaya,” kata de la Fuente. Ilmuwan sedang mencari cara untuk membuat AMP lebih murah dengan memprogram mikroba sehingga mereka tidak bergantung pada mesin dan membiarkan mikroba melakukannya sendiri.
Namun demikian, ada kekhawatiran bahwa AMP dapat menyerang sel inang. Dan seperti banyak alternatif antibiotik lainnya, mengirim peptida ke tempat yang tepat dalam konsentrasi yang cukup tinggi agar tetap efektif bisa menjadi tantangan. Dalam jangka pendek, penerapan lokal lebih mungkin, kata de la Fuente. Peptida ini dapat digabungkan, misalnya, ke dalam krim yang dapat dioleskan pada luka terbuka atau ke tempat infeksi pada kulit. Mereka juga dapat digunakan untuk menutupi meja, komputer, instrumen bedah atau kateter agar kuman tidak menjajahnya.
Sensitisasi ulang
Cara lain untuk melemahkan bakteri adalah dengan menghilangkan resistensi yang telah mereka kembangkan terhadap antibiotik. Untuk misi semacam itu, virus yang berspesialisasi dalam memakan bakteri, bakteriofag, dapat digunakan.
Bakteriofag adalah pembunuh bakteri yang sangat efektif, tetapi melalui rekayasa genetika, para ilmuwan dapat memberi mereka kemampuan baru, termasuk memulihkan kepekaan bakteri terhadap obat-obatan tradisional.
Bakteriofag yang diprogram ulang dapat menjadi terobsesi dengan bakteri yang membawa gen yang menimbulkan resistensi antibiotik, menghilangkan kemampuan ini, atau membunuh bakteri. Ketika mikroba resisten dihancurkan atau dibuat tidak berbahaya, populasi yang tersisa akan rentan terhadap antibiotik.
Metode lain yang memungkinkan bakteri untuk melawan antibiotik adalah dengan mengeluarkan senyawa yang membuat biofilm dimana obat tidak dapat menembusnya. Dimungkinkan untuk membuat bakteriofag yang akan memakan biofilm.
Di alam, bakteriofag dapat langsung membunuh bakteri. Beberapa dari mereka memasukkan DNA mereka ke dalam bakteri, dan untuk membebaskan diri, mereka makan melalui dinding sel, meledakkan sel, kata Lu. Yang lain bertindak sebagai parasit.
Bakteriofag ditemukan sekitar seratus tahun yang lalu. Antibiotik telah menggantikannya di Amerika Serikat, tetapi tetap digunakan di Rusia dan di beberapa negara Eropa Timur. Saat bakteri yang kebal antibiotik tumbuh, para ilmuwan kembali beralih ke bakteriofag - mereka sama efektifnya dalam mengobati orang, hanya uji klinis yang belum mengkonfirmasi hal ini.
Salah satu kelebihan dari virus ini adalah mereka dapat menggandakan dirinya sendiri. Anda hanya bisa memasukkan sedikit dan membunuh banyak bakteri. Dan karena mereka membutuhkan sel hidup untuk bereproduksi, mereka akan berhenti bereproduksi segera setelah semua sel inang dihancurkan.
Namun, seperti alternatif lain, bakteriofag dapat memicu respons sistem kekebalan. "Jika Anda menyuntikkan virus atau peptida asing ke dalam tubuh manusia, selalu ada kemungkinan reaksi akan menyusul," kata Lu. Kekhawatiran lain adalah bahwa beberapa fag dapat mengambil gen yang terkait dengan resistensi antibiotik dan menyebarkannya ke bakteri lain.
Tetapi mereka tidak mungkin merusak jaringan manusia. Bakteriofag tidak berkembang biak di sel manusia. Kita memiliki banyak bakteriofag di dalam diri kita - sulit untuk mengatakan bahwa mereka asing bagi kita.
Kontak personal
Beberapa pengobatan alternatif dapat disesuaikan untuk menargetkan kuman tertentu. Di sini sekali lagi, bakteriofag adalah kandidat yang ideal. “Mereka pada dasarnya adalah musuh alami bakteri,” kata Lu. Biasanya, "jika Anda menemukan bakteri, Anda juga menemukan bakteriofag."
Antibiotik tradisional sering membunuh bakteri tanpa pandang bulu - termasuk dalam mikrobioma alami tubuh kita, yang berperan penting dalam kesehatan kita. Pemboman karpetlah yang membunuh segalanya.
Virus menawarkan pendekatan yang lebih personal. “Anda dapat mencoba untuk menjaga bakteri baik sambil membunuh bakteri jahat,” kata Lu.
Namun, kekhususan ini juga merupakan pedang bermata dua. Untuk menutupi cukup banyak bakteri berbeda yang dapat menginfeksi pasien, banyak virus harus dicampur ke dalam campuran. Meskipun bakteriofag tidak terlalu mahal untuk tumbuh, campuran berbagai virus adalah masalah lain.
Lou sedang mengerjakan koktail dari bakteriofag yang dibangun di atas hutan yang aman. Dengan menentukan area yang harus diinfeksi oleh bakteriofag, Anda dapat menyerang bakteri yang berbeda, mengarahkan bakteriofag ke arah yang berbeda. Tinggal mencari cara untuk melakukannya.
Meskipun demikian, sulit untuk membuat obat yang efektif tanpa mengetahui penyebab infeksi. Jika Anda pergi ke dokter, dia tidak akan dapat memberi Anda perawatan spektrum sempit jika dia tidak tahu bakteri apa yang mengganggu Anda.
Dokter memerlukan metode diagnostik yang lebih cepat sehingga mereka dapat mengetahui jenis bakteri target dan seberapa kebal mereka terhadap antibiotik tradisional. Lu dan koleganya bekerja untuk membuat diagnostik yang cepat dan murah. Ketika mereka menginfeksi bakteri target mereka, mereka menyalakannya dengan protein yang sama yang digunakan kunang-kunang. Berikan saja sampel bakteriofag kepada pasien dan "Anda dapat mengetahui apakah sampel tersebut bercahaya atau tidak, bakteri ada di dalamnya atau tidak," kata Lu.
Persenjataan yang luas
Ini tidak semua senjata yang kami tambahkan ke gudang senjata kami. Para ilmuwan sedang menjajaki opsi lain, seperti mengirim bakteri lain untuk melawan patogen, menemukan antibiotik baru, dan menggunakan antibodi, dan banyak lagi.
“Anda hampir tidak dapat mengandalkan satu metode atau satu teknologi untuk membasmi seluruh masalah,” kata Zhang. Mempelajari superbug dari berbagai sudut, menggabungkan taktik baru dan metode pengobatan tradisional, akan memperluas gudang senjata kami.
Diperlukan beberapa tahun sebelum instrumen baru disetujui untuk digunakan secara luas. Dan untuk sementara, metode antimikroba alternatif hanya akan digunakan bila antibiotik tidak lagi berfungsi. Murahnya dan efektivitas antibiotik adalah alasan utama mengapa mereka sulit ditolak. Namun dalam jangka panjang, ini akan menjadi satu-satunya pilihan.
ILYA KHEL
