ساخت قوی‌ترین آنتی‌بیوتیک با ماده تاریک باکتریایی

به گزارش پایداری ملی به نقل از خبرگزاری آنا، آنتی بیوتیک جدید با نام «کلوویباکتین» (Clovibactin) از باکتری‌هایی استخراج شده است که قبلاً غیرقابل کشت بودند. سازوکار منحصربه‌فرد کلوویباکتین برای هدف قراردادن چندین مولکول پیش‌ساز ضروری در دیواره سلولی باکتری، مقاومت باکتری‌ها در برابر آن را دشوار می‌کند.

این آنتی بیوتیک قدرتمند جدید، نویدبخش مقابله با باکتری‌های مضر ازجمله «اَبَرمیکروب‌ها» ست.

محققان دانشگاه اوترخت، دانشگاه بن (آلمان)، مرکز تحقیقات عفونت آلمان (DZIF)، دانشگاه شمال شرقی بوستون (آمریکا) و شرکت NovoBiotic Pharmaceuticals (کمبریج در آمریکا) اکنون کشف Clovibactin و مکانیسم کشتن آن را در مجله علمی Cell منتشر کرده‌اند.

نیاز فوری به آنتی بیوتیک‌های جدید

مقاومت ضد میکروبی یک مشکل بزرگ برای سلامت انسان است و محققان در سراسر جهان به دنبال راه حل‌های جدید هستند. دکتر «مارکوس وینگارت» «Markus Weingarth»، محقق دپارتمان شیمی دانشگاه اوترخت، می‌گوید: «ما برای مبارزه با باکتری‌هایی که به طور فزاینده‌ای نسبت به اکثر آنتی‌بیوتیک‌های مورد استفاده بالینی مقاوم می‌شوند، نیاز فوری به آنتی‌بیوتیک‌های جدید داریم.

با این حال، کشف آنتی بیوتیک‌های جدید یک چالش است: آنتی بیوتیک‌های جدید کمی در طول دهه‌های گذشته به کلینیک‌ها معرفی شده اند و اغلب شبیه آنتی بیوتیک‌های قدیمی‌تر و شناخته شده هستند.
وینگارت می‌گوید: «کلوویباکتین متفاوت است.

از آنجایی که کلوویباکتین از باکتری‌هایی که قبلا رشد نمی‌کردند به دست آمده است، باکتری‌های بیماری‌زا قبلاً چنین آنتی‌بیوتیکی را ندیده‌اند و زمانی برای ایجاد مقاومت نداشته‌اند.»

کلوویباکتین توسط شرکت آمریکایی NovoBiotic Pharmaceuticals و پروفسور «کیم لوئیس» میکروبیولوژیست دانشگاه نورث ایسترن بوستون کشف شد. پیش از این، آن‌ها دستگاهی ساخته بودند که اجازه رشد «ماده تاریک باکتریایی» را می‌دهد که به اصطلاح باکتری‌های غیرقابل کشت هستند.

جالب آنکه ۹۹ درصد از همه باکتری‌ها «غیرقابل کشت» هستند و قبلاً نمی‌توانستند در آزمایشگاه‌ها رشد کنند، بنابراین نمی‌توان آن‌ها را برای آنتی‌بیوتیک‌های جدید استخراج کرد.

محققان آمریکایی با استفاده از دستگاهی به نام «iCHip»، کلوویباکتین را در یک باکتری جدا شده از خاک شنی کارولینای شمالی کشف کردند.

این شرکت آمریکایی اعلام کرده است کلوویباکتین با موفقیت به طیف وسیعی از پاتوژن‌های باکتریایی حمله می‌کند. همچنین موش‌های آلوده به اَبَرمیکروب «استافیلوکوکوس اورئوس» را با موفقیت درمان کرد.

طیف گسترده هدف

به نظر می‌رسد کلوویباکتین سازوکار غیرمعمولی برای کشتن دارد. این نه تنها یک، بلکه سه مولکول پیش ساز مختلف را هدف قرار می‌دهد که همگی برای ساخت دیواره سلولی ضروری هستند، ساختاری پوشش مانند که باکتری‌ها را احاطه کرده است.

این سازوکار خاص توسط گروه پروفسور «تانیا اشنایدر» از دانشگاه بن در آلمان کشف شده است.
اشنایدر می‌گوید: سازوکار حمله چند هدفه کلوویباکتین، سنتز دیواره سلولی باکتری را به طور همزمان در موقعیت‌های مختلف مسدود می‌کند. این فعالیت دارو را بهبود می‌بخشد و به طور قابل ملاحظه‌ای استحکام آن را در برابر افزایش مقاومت بالا می‌برد.

ساختار قفس مانند

اینکه چگونه کلوویباکتین دقیقاً سنتز دیواره سلولی باکتری را مسدود می‌کند توسط تیم دکتر مارکوس وینگارت از دانشگاه اوترخت کشف شد. آن‌ها از روش خاصی به نام تشدید مغناطیسی هسته‌ای حالت جامد (NMR) استفاده کردند که به آن‌ها اجازه داد سازوکار کلوویباکتین را در شرایطی مشابه با باکتری‌ها مطالعه کنند.

وینگارت می‌گوید: کلوویباکتین مانند یک دستکش محکم به دور پیروفسفات می‌پیچد. مانند قفسی که هدف خود را محصور می‌کند. این همان خاصیتی است که باعث شده نام کلوویباکتین را از کلمه یونانی Klouvi به معنای قفس، انتخاب کنند.

وی ادامه داد: جنبه قابل توجه مکانیسم کلوویباکتین این است که فقط به پیروفسفات تغییر ناپذیری که در پیش ساز‌های دیواره سلولی مشترک است متصل می‌شود، اما آن بخش قند - پپتید متغیر اهداف را نادیده می‌گیرد.

از آنجایی که کلوویباکتین تنها به بخش غیرقابل تغییر و حفاظت شده اهداف خود متصل می‌شود، ایجاد مقاومت باکتری‌ها در برابر آن بسیار دشوارتر خواهند بود. در واقع، ما در مطالعات خود هیچ مقاومتی نسبت به کلوویباکتین مشاهده نکردیم.

فیبریل‌ها اهداف را می‌گیرند

کلوویباکتین حتی می‌تواند کار‌های بیشتری انجام دهد. پس از اتصال به مولکول‌های هدف، خود به فیبریل‌های بزرگ روی سطح غشای باکتری‌ها تبدیل می‌شود.

این فیبریل‌ها برای مدت طولانی پایدار هستند و در نتیجه اطمینان حاصل می‌کنند که مولکول‌های هدف تا زمانی که برای کشتن باکتری‌ها لازم است، منزوی می‌مانند.

وینگارت می‌گوید: از آنجایی که این فیبریل‌ها فقط روی غشای باکتری‌ها شکل می‌گیرند و نه روی غشای سلولی انسان، احتمالاً دلیلی هستند که کلوویباکتین به طور انتخابی به سلول‌های باکتریایی آسیب می‌زند؛ اما برای سلول‌های انسانی سمی نیست؛ از این رو کلوویباکتین ظرفیتی برای طراحی دارو‌های بهبود یافته‌ای دارد که پاتوژن‌های باکتریایی را بدون ایجاد مقاومت از بین می‌برند.