Antibiotik yang ditemukan tersembunyi di depan mata dapat mengobati infeksi berbahaya, demikian temuan studi awal
Para ilmuwan telah melaporkan penemuan antibiotik pertama dalam kelas baru yang menjanjikan – dan penemuan ini tidak terduga, karena mereka belum berupaya menemukan obat baru.
Senyawa antibiotik baru ini menunjukkan aktivitas yang menjanjikan melawan infeksi yang resistan terhadap obat, termasuk yang resistan terhadap methisilin Stafilokokus aureus (MRSA) dan Enterococcus faeciumkuman yang terkenal menyebabkan infeksi resisten pada pasien yang dirawat di rumah sakit.
Namun, tujuan awal tim ini bukanlah untuk menemukan obat baru. Sebaliknya, para peneliti sedang menyelidiki bagaimana antibiotik yang dikenal, methylenomycin A, dibuat oleh bakteri yang hidup di tanah yang disebut Streptomyces coelicolor.
Tumbuhan dan mikroorganisme menghasilkan sejumlah senyawa kompleks yang dikenal sebagai metabolit sekunder, banyak di antaranya memiliki khasiat obat yang bermanfaat bagi manusia. Memahami bagaimana senyawa ini dibuat dalam organisme dan bagaimana mereka berinteraksi dengan sel manusia dapat membantu para ilmuwan mengembangkan obat yang efektif dari produk alami.
Cetak biru untuk memproduksi molekul-molekul biologis yang berbeda ini disimpan dalam kumpulan gen tertentu, yang disebut “kelompok gen biosintetik”. Dengan menghapus gen individu dari kelompok ini, Alkhalaf dan Challis dapat menghilangkan enzim spesifik yang terlibat dalam sintesis metilenomisin A. Teknik penelitian ini memungkinkan mereka menghentikan rangkaian reaksi pada titik-titik penting untuk mempelajarinya lebih dekat – dan hal ini mengarahkan mereka untuk menemukan ekstrak senyawa antara yang sebelumnya tidak teramati yang diproduksi di sepanjang proses tersebut.
Pendekatan sistematis ini memungkinkan tim untuk mengisolasi dua molekul yang belum pernah dilihat sebelumnya, yang mereka beri nama pre-methylenomycin C dan pre-methylenomycin C lakton. Setelah menggunakan serangkaian teknik untuk mengkarakterisasi struktur senyawa ini secara menyeluruh, mereka menyelidiki aktivitas biologis molekul terhadap panel strain bakteri.
Pra-metilenomisin C lakton terbukti sangat menjanjikan. “[It] aktif melawan berbagai Bakteri gram positiftermasuk yang resisten terhadap metisilin Stafilokokus aureus (MRSA) dan strain yang resistan terhadap berbagai obat Enterococcus faecium,” kata Challis dan Alkhalaf kepada Live Science. “[It] 100x lebih baik dalam membunuh bakteri yang resistan terhadap obat dibandingkan antibiotik asli.”
Tapi mungkin yang lebih penting, senyawa baru ini tampaknya tidak menyebabkan resistensi antibiotik pada strain yang diobati.
Paparan antibiotik berulang kali dapat memicu evolusi mekanisme pertahanan pada beberapa bakteriyang pada akhirnya menyebabkan resistensi obat yang membuat infeksi di masa depan menjadi sangat sulit diobati. Dalam percobaan 28 hari, E.kotoran bakteri terpapar pada peningkatan konsentrasi lakton pra-metilenomisin C, memberikan peluang sempurna untuk berkembangnya resistensi. Namun selama periode tersebut, tim tidak mengamati adanya perubahan dalam konsentrasi penghambatan minimum – jumlah obat yang dibutuhkan untuk menghasilkan efek yang terlihat. Singkatnya, antibiotik tetap mempertahankan aktivitas membunuh infeksinya, dan bakteri tidak mengembangkan mekanisme resistensi yang bermasalah.
Memperluas penelitian ini – baik dengan memasukkan lebih banyak strain bakteri maupun mempelajari efek obat dalam jangka waktu yang lebih lama – akan menjadi dua langkah penting selanjutnya bagi tim untuk menunjukkan potensi penuh dari molekul baru tersebut.
“Ini adalah penelitian yang sangat bagus dan saya pikir ini adalah pelajaran: jika Anda mengisolasi molekul baru, maka carilah aktivitas baru dengan molekul tersebut,” kata Stephen Cochraneseorang ahli kimia obat di Queen's University Belfast di Irlandia yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Namun, ia mengingatkan, ada perbedaan signifikan antara senyawa yang memiliki aktivitas antibakteri dan antibiotik yang digunakan untuk mengobati penyakit.
“Tantangan besarnya adalah menerjemahkan obat ini menjadi obat yang layak – sesuatu yang dapat bertahan cukup lama di dalam tubuh, tidak beracun bagi manusia, dan tidak rentan terhadap resistensi,” katanya.
Bagi Alkhalaf dan Challis, inilah arah yang ingin mereka capai selanjutnya. Mereka sekarang berkolaborasi dengan David Luptonseorang ahli kimia sintetik di Monash University di Australia, untuk mengembangkan jalur kimia menuju pra-metilenomisin C lakton. Hal ini akan memungkinkan mereka memproduksi molekul dari awal melalui sintesis kimia, daripada bergantung pada mikroba untuk membuatnya. Pada gilirannya, hal ini akan memberikan volume senyawa yang lebih besar untuk penelitian yang bertujuan memahami cara kerja molekul dan bagaimana pengaruhnya terhadap sel manusia.
“Akan berguna untuk mengidentifikasi target biologis senyawa tersebut pada bakteri yang rentan dan mengembangkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana perubahan struktur senyawa mempengaruhi pengikatan target dan aktivitas biologis,” kata Alkhalaf dan Challis. Pemahaman seperti ini mungkin bisa menjadi masukan bagi desain senyawa terkait yang memiliki aktivitas antibiotik lebih kuat.
