Para peneliti Inggris telah menunjukkan untuk pertama kalinya dengan detail yang menakjubkan bagaimana antibiotik yang menyelamatkan jiwa bertindak terhadap bakteri berbahaya.
Tim, yang dipimpin oleh UCL dan Imperial College London, telah menunjukkan untuk pertama kalinya bagaimana kelas antibiotik yang disebut polymyxins mampu menembus baju besi dari E. coli dan bunuh mikroba.
Temuan, yang diterbitkan dalam jurnal Mikrobiologi Alamdapat menyebabkan perawatan baru untuk infeksi bakteri – terutama mendesak karena infeksi yang resistan terhadap obat sudah membunuh lebih dari satu juta orang per tahun.
Polymyxins ditemukan lebih dari 80 tahun yang lalu dan digunakan sebagai pengobatan resor terakhir untuk infeksi yang disebabkan oleh bakteri “gram negatif”.
Bakteri ini memiliki lapisan permukaan luar yang bertindak seperti baju besi dan mencegah antibiotik tertentu dari menembus sel. Polymyxins diketahui menargetkan lapisan luar ini, tetapi bagaimana mereka mengganggu dan kemudian membunuh bakteri masih belum dipahami.
Dengan menangkap gambar -gambar sel tunggal yang luar biasa ini, kami telah dapat menunjukkan bahwa kelas antibiotik ini hanya bekerja dengan bantuan dari bakteri, dan jika sel -sel masuk ke keadaan hibernasi, obat -obatan tidak lagi bekerja – yang sangat mengejutkan Dr Andrew Edwards Departemen Penyakit Menular Menular
Dalam studi baru, tim peneliti mengungkapkan dalam gambar resolusi tinggi dan percobaan biokimia bagaimana antibiotik polymyxin B dengan cepat menyebabkan benjolan dan tonjolan pecah di permukaan sebuah E. coli sel bakteri.
Tonjolan -tonjolan ini, yang muncul dalam beberapa menit, diikuti oleh bakteri dengan cepat menumpahkan baju besi luarnya.
Antibiotik, para peneliti menyimpulkan, telah memicu sel untuk memproduksi dan melepaskan baju besi.
Semakin banyak sel mencoba membuat amour baru, semakin kehilangan amour yang dibuatnya, pada tingkat sedemikian rupa sehingga meninggalkan celah dalam pertahanannya, memungkinkan antibiotik memasuki sel dan membunuhnya.
Namun, tim menemukan bahwa proses ini – tonjolan, produksi cepat dan pelepasan baju besi, dan kematian sel – hanya terjadi ketika sel aktif. Pada bakteri yang tidak aktif (tidur), produksi baju besi dimatikan, membuat antibiotik tidak efektif.
Penulis bersama Dr. Andrew Edwards, dari Departemen Penyakit Menular di Imperial College London, mengatakan: “Selama beberapa dekade kami telah berasumsi bahwa antibiotik yang menargetkan baju besi bakteri dapat membunuh mikroba di negara bagian mana pun, apakah mereka secara aktif mereplikasi atau mereka tidak aktif. Tetapi ini bukan masalahnya.
“Melalui menangkap gambar -gambar luar biasa dari sel -sel tunggal ini, kami telah dapat menunjukkan bahwa kelas antibiotik ini hanya bekerja dengan bantuan dari bakteri, dan jika sel -sel masuk ke keadaan hibernasi, obat -obatan tidak lagi berfungsi – yang sangat mengejutkan.”
Menjadi tidak aktif memungkinkan bakteri untuk bertahan hidup dari kondisi yang tidak menguntungkan seperti kekurangan makanan. Mereka dapat tetap tidak aktif selama bertahun -tahun dan “bangun” ketika kondisinya menjadi lebih menguntungkan. Ini dapat memungkinkan bakteri untuk bertahan hidup melawan antibiotik, misalnya, dan dibangkitkan kembali untuk menyebabkan infeksi berulang dalam tubuh.
Penulis co-senior Profesor Bart Hoogenboom, yang berbasis di London Center for Nanotechnology di UCL, mengatakan: “Polymyxins adalah garis pertahanan yang penting terhadap bakteri gram negatif, yang menyebabkan banyak infeksi yang resistan terhadap obat mematikan. Penting bagi kami untuk memahami cara kerjanya.
“Tantangan kami berikutnya adalah menggunakan temuan ini untuk membuat antibiotik lebih efektif. Salah satu strategi mungkin untuk menggabungkan pengobatan polymyxin – berlawanan dengan intuisi – dengan perawatan yang mempromosikan produksi baju besi dan/atau membangunkan bakteri 'tidur' sehingga sel -sel ini dapat dihilangkan juga.
“Pekerjaan kami juga menunjukkan bahwa kami perlu memperhitungkan bakteri negara ketika kami menilai efektivitas antibiotik.”
Sel -sel E. coli dicitrakan di London Center for Nanotechnology di UCL. Jarum kecil, hanya beberapa nanometer lebar, mengalir di atas sel bakteri, “merasakan” bentuk untuk membuat gambar (teknik yang disebut mikroskop gaya atom) pada resolusi yang jauh lebih tinggi daripada yang dimungkinkan menggunakan cahaya.
Rekan penulis Carolina Borrelli, seorang kandidat PhD di London Center for Nanotechnology di UCL, mengatakan: “Sungguh luar biasa melihat efek antibiotik pada permukaan bakteri secara real-time. Gambar-gambar bakteri kami secara langsung menunjukkan berapa banyak polimissin yang dapat mengkompromikan bakteri bakteri itu. Ini adalah jika selnya diproduksi oleh bakteri bakteri ini. terganggu, memungkinkan antibiotik menyusup. “
Tim membandingkan seberapa aktif (tumbuh) dan sel E. coli yang tidak aktif merespons polimisin B di laboratorium, menemukan bahwa antibiotik secara efisien menghilangkan sel aktif tetapi tidak membunuh sel yang tidak aktif.
Mereka juga menguji respons sel E. coli dengan dan tanpa akses ke gula (sumber makanan yang membangunkan sel -sel aktif). Ketika gula hadir, antibiotik membunuh sel -sel yang sebelumnya tidak aktif, tetapi hanya setelah penundaan 15 menit – waktu yang dibutuhkan bakteri untuk mengkonsumsi gula dan melanjutkan produksi baju besi luarnya.
Dalam kondisi di mana antibiotik efektif, para peneliti mendeteksi lebih banyak baju besi yang dilepaskan dari bakteri. Mereka juga mengamati tonjolan yang terjadi di permukaan sel.
Dalam kondisi di mana itu tidak efektif, antibiotik terikat dirinya pada membran luar tetapi menyebabkan sedikit kerusakan.
Rekan penulis Dr Ed Douglas, dari Imperial, mengatakan: “Kami mengamati bahwa gangguan baju besi terluar dari bakteri hanya terjadi ketika bakteri mengonsumsi gula. Begitu kami tahu itu, kami dapat dengan cepat mencari tahu apa yang terjadi.”
Rekan penulis Profesor Boyan Bonev, dari University of Nottingham, mengatakan: “Bekerja bersama telah memberi kami wawasan unik tentang fisiologi bakteri dan morfologi di bawah tekanan yang tetap tersembunyi selama beberapa dekade. Sekarang kami lebih memahami titik-titik bakteri yang lemah.
'Polymyxin B Lethality membutuhkan gangguan membran luar yang bergantung pada energi' oleh Borrelli, C., Douglas, Eja., Riley, Sma., Et al. diterbitkan dalam mikrobiologi alam. Doi: 10.1038/s41564-025-02133-1
Artikel ini didasarkan pada materi dari UCL.
