Bagaimana bakteri TB mengembangkan resistansi cepat terhadap antibiotik – ScienceDaily

Bagaimana bakteri TB mengembangkan resistansi cepat terhadap antibiotik – ScienceDaily


Untuk mikroba yang tumbuh lambat yang jarang berkembang biak, Mycobacterium tuberculosis, patogen yang menyebabkan tuberkulosis (TB) telah lama membingungkan para peneliti tentang bagaimana ia mengembangkan resistansi terhadap antibiotik dengan begitu cepat, dalam hitungan minggu hingga bulan.

Sekarang, para peneliti TB di San Diego State University telah menemukan petunjuk penting untuk misteri tersebut: jawabannya mungkin terletak pada domain epigenetik daripada domain genetik tempat sebagian besar ilmuwan memusatkan upaya mereka.

Penemuan mereka dapat membantu memajukan target diagnostik, terapeutik, dan vaksin baru.

Epigenetik adalah studi tentang perubahan ekspresi gen yang diwariskan yang tidak melibatkan perubahan yang sesuai dengan urutan DNA yang mendasarinya – yang berarti perubahan pada fenotipe tetapi tidak ada perubahan dalam genotipe. Ini hanya mempengaruhi struktur fisik DNA, melalui proses yang disebut metilasi DNA di mana ‘penutup’ kimiawi ditambahkan ke molekul DNA, mencegah atau memfasilitasi ekspresi gen tertentu.

Para peneliti SDSU menggambarkan fenomena respon cepat yang mereka temukan sebagai ‘metilasi mosaik antar sel,’ sebuah proses yang dengannya Mycobacterium tuberculosis mendiversifikasi, menciptakan banyak subpopulasi masing-masing dengan fenotipenya sendiri. Sementara antibiotik dapat membunuh banyak dari subpopulasi mutan ini, setidaknya sedikit yang bertahan dan mengembangkan resistansi obat.

“Kami yakin ini juga menjelaskan mengapa tes diagnostik pada beberapa pasien tidak memprediksi kegagalan pengobatan, dan mengapa beberapa pasien kembali beberapa bulan kemudian dengan penyakit yang muncul kembali dalam keadaan yang jauh lebih resisten,” kata Faramarz Valafar, seorang ahli TB dari Sekolah Umum SDSU. Kesehatan yang mempelajari genetika dan epigenetik penyakit paru. “Ini juga mengapa CT scan paru-paru banyak pasien yang” sembuh “menunjukkan lesi dengan kemungkinan aktivitas bakteri.”

Di seluruh dunia, TB adalah salah satu dari 10 penyebab kematian teratas. Itu menewaskan 1,4 juta orang pada 2019, dan sekitar 10 juta orang jatuh sakit setiap tahun, menurut Organisasi Kesehatan Dunia.

Tim Valafar mengumpulkan ratusan sampel jenis bakteri yang resistan terhadap obat dari pasien di India, Cina, Filipina, dan Afrika Selatan, serta Eropa, melalui kolaborasi dengan peneliti TB di seluruh dunia.

Studi mereka dipublikasikan di eLife pada akhir Oktober. Valafar dan ilmuwan proyek Samuel Modlin mulai mengeksplorasi epigenetik untuk bakteri TB pada tahun 2016, dan mahasiswa doktoral Derek Conkle-Gutierrez bergabung dengan mereka pada tahun 2018, di Laboratorium Patogenesis Resistensi dan Kegigihan Obat Klinis. Modlin, alumnus SDSU, dan Conkle-Gutierrez memanfaatkan keterampilan dan pengetahuan yang mereka peroleh di SDSU untuk melakukan penelitian ini – analisis data dan statistik, keterampilan coding, dan pengetahuan bioinformatika.

“Kami telah mengetahui selama beberapa dekade bahwa epigenetik bakteri dapat mempengaruhi ekspresi gen tertentu, yang dapat menyebabkan berbagai fenotipe bahkan ketika mereka memiliki genotipe yang identik,” kata Conkle-Gutierrez. “Kami menemukan bukti fenomena itu pada bakteri TB.”

Resistensi antibiotik biasanya disebabkan oleh mutasi genom, tetapi bakteri ini adalah salah satu dari beberapa yang memanfaatkan mekanisme alternatif dalam domain epigenetik untuk memungkinkan adaptasi yang cepat.

“Kami menemukan bahwa beberapa dari mereka memiliki mutasi yang menyebabkan metilasi DNA variabel dan strain tersebut memiliki lebih banyak keragaman dalam epigenom mereka, dan dengan demikian lebih berpotensi untuk menjadi resistan terhadap obat,” kata Modlin.

Para peneliti menemukan tidak ada pola yang ditetapkan dan metilasi cukup acak. Mereka menggunakan teknik genomik dan epigenetik komparatif canggih untuk mengidentifikasi variasi di seluruh sel dalam koloni dari satu isolat, dari satu pasien – termasuk variasi kecil yang tetap memengaruhi ekspresi gen. Mereka mampu melakukan ini karena, alih-alih mengasumsikan genom referensi memiliki struktur yang sama, mereka merekonstruksi setiap genom dari awal dan menganalisis tanda tangan epigenetiknya.

Mereka sekarang akan fokus pada pengujian dan mengkonfirmasi gen kunci yang mereka identifikasi dengan tanda tangan metilasi. Ada lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum penemuan mereka pada akhirnya dapat digunakan untuk diagnostik.

“Ada banyak resistensi pada TB yang luput dari diagnosa molekuler saat ini dan kami tidak benar-benar tahu mengapa. Itu bermasalah,” kata Valafar. “Studi ini menawarkan domain baru, alat baru, dan pendekatan baru untuk mencari mekanisme alternatif. Kami beralih dari pandangan klasik diagnostik molekuler dan menggunakan pendekatan baru yang komprehensif untuk menganalisis bakteri.”

Standar perawatan perawatan saat ini menggunakan dua jenis antibiotik – bakteriostatik yang mencegah bakteri berkembang biak tetapi tidak membunuhnya, dan bakterisida yang dapat membunuh mereka.

“Kami menemukan mode variasi baru dan jika kami dapat menghambat mekanisme diversifikasi itu, kami dapat menghambat resistensi epigenetik jangka pendek dan membunuh bakteri sebelum mutasi dalam genom berkembang dan menyebabkan resistensi genetik jangka panjang,” kata Modlin.

Ini mungkin bagaimana beberapa populasi bakteri bertahan dari pengobatan dan membuat pasien sakit lagi dengan resistensi antibiotik atau hipervirulensi yang jauh lebih besar.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen