การดื้อยาปฏิชีวนะ: นักวิจัย "ฝึกเซลล์" เพื่อยุติวิกฤติร้ายแรง

superbugs ที่ดื้อยาได้คุกคามสุขภาพของมนุษย์มานานหลายทศวรรษ สถานการณ์กำลังเลวร้ายลงเนื่องจากการขาดแคลนยาปฏิชีวนะใหม่ แต่ถ้าเราเปลี่ยนวิธีที่เราตั้งเป้าที่จะรักษาพวกมันและฝึกฝนเซลล์ของเราให้ฆ่าผู้บุกรุกเหล่านี้แทนที่จะพึ่งพายาปฏิชีวนะเพื่อทำงานที่สกปรก? กลยุทธ์ใหม่นี้เรียกว่าการป้องกันแบบกำหนดเป้าหมายจากโฮสต์สามารถช่วยแก้ปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะได้

การดื้อยาปฏิชีวนะเป็นปัญหาที่เพิ่มมากขึ้นต่อสุขภาพของโลก รายงานล่าสุดที่ได้รับหน้าที่จากรัฐบาลอังกฤษแสดงให้เห็นว่าทุกปีทั่วโลกมีผู้เสียชีวิตกว่า 700,000 คนเนื่องจากติดเชื้อที่เกิดจากแบคทีเรียดื้อยา รายงานยังเตือนว่าหากไม่มีการดำเนินการผู้เสียชีวิตอาจเพิ่มขึ้นเป็น 10 ล้านคนทั่วโลกและมีค่าใช้จ่าย 80 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐต่อเศรษฐกิจโลก

ดูเพิ่มเติม: แบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะอาจหยุดยาพื้นบ้านไอริชโบราณ

การดื้อยาเป็นปัญหาร้ายแรงในสหรัฐอเมริกาเช่นกัน มากกว่า 23,000 คนเสียชีวิตทุกปีเนื่องจากเชื้อโรคที่ดื้อยาหลายสายและเสียค่าใช้จ่ายในประเทศประมาณ 55 พันล้านเหรียญสหรัฐต่อปี ผู้กระทำผิดหลักที่คุกคามสหรัฐคือการต่อต้านเมธิลลิน เชื้อ Staphylococcus aureus (MRSA) ทนต่อคาร์บาเพน Enterobacteriaceae (CRE) และ Clostridium difficile.

การขาดแคลนยาต้านเชื้อแบคทีเรียตัวใหม่ในการพัฒนาเพื่อรับมือกับภัยคุกคามที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นแนวโน้มที่น่ารำคาญ เชื้อโรคที่ทนทานต่อยาที่สงวนไว้เพื่อรักษาการติดเชื้อเมื่อผู้อื่นทั้งหมดล้มเหลวเป็นข้อกังวลโดยเฉพาะ นี่เป็นกรณีที่เกิดจากเชื้อโรคที่ทนต่อคาร์บาเพน

การลดลงของยาต้านเชื้อแบคทีเรียควบคู่กับการเกิดขึ้นของเชื้อโรคที่ดื้อต่อยาต้องใช้วิธีการทางเลือก

ในห้องทดลองของมาเลย์ฮัลดาร์พร้อมกับโครงการอื่น ๆ เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันกำลังศึกษาว่าปัจจัยในโฮสต์สัตว์มีบทบาทอย่างไรในการตอบสนองต่อการติดเชื้อ เพื่อทดสอบวิธีการนี้เรากำลังใช้งานแบบจำลองการติดเชื้อของเมาส์ เป้าหมายของเราคือการค้นหาลักษณะนวนิยายหรือปัจจัยของโฮสต์ที่สามารถกำหนดเป้าหมายเพื่อเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของแต่ละบุคคลสูงพอที่จะฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่กระทำผิด ปัจจัยโฮสต์ที่เรากำลังตรวจสอบเรียกว่า Spi-C ซึ่งเป็นยีนที่พบในทุกเซลล์ของร่างกายมนุษย์

การกำหนดเป้าหมายปัจจัยโฮสต์

ความสนใจของฉันในปัจจัยโฮสต์เกิดขึ้นในระหว่างการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของฉัน ในขณะที่ทำงานกับปริญญาเอกของฉัน โครงการวิจัยฉันได้เรียนรู้ว่าปัจจัยโฮสต์ความหลากหลายของลักษณะที่แท้จริงของมนุษย์มีบทบาทสำคัญในการติดเชื้อแบคทีเรีย สิ่งนี้เป็นแรงบันดาลใจให้ฉันตรวจสอบว่าระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ต่อสู้กับแบคทีเรียอย่างไร

ความเข้าใจใหม่ ๆ เกี่ยวกับการป้องกันของโฮสต์ต่อเชื้อโรคก่อให้เกิดนักวิจัยเพื่อค้นหากลยุทธ์ใหม่ที่เรียกว่า host-direct therapy (HDT) ซึ่งเป็นแนวคิดล่าสุดที่เพิ่งผ่านมาประมาณทศวรรษ

เป้าหมายของ HDT คือการเพิ่มและขยายการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์เพื่อฆ่าเชื้อโรคแทนที่จะพึ่งยาต้านแบคทีเรียโดยเฉพาะ โดยการกำหนดเป้าหมายปัจจัยโฮสต์เช่นเดียวกับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ HDTs จะส่งมอบสิ่งที่เป็นสองเท่า

ร่างกายตอบสนองโดยธรรมชาติต่อการติดเชื้อที่มีการอักเสบซึ่งเป็นกระบวนการที่เซลล์ภูมิคุ้มกันของประชากรเฉพาะเจาะจงโจมตีและฆ่าแบคทีเรียที่บุกรุกโดยการกินพวกมันหรือการจับพวกมันด้วยอาวุธโปรตีน อย่างไรก็ตามการอักเสบที่ไม่สามารถควบคุมได้ก่อให้เกิดการผลิตโปรตีนที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของอวัยวะหลายส่วนและยังสามารถฆ่าโฮสต์ได้ ดังนั้นการควบคุมการอักเสบจึงเป็นสิ่งสำคัญในการต่อสู้กับเชื้อโรคและเพื่อป้องกันร่างกายจากการอักเสบรุนแรง

HDTs รวมถึงชุดของการรักษาที่ช่วยเพิ่มการตอบสนองของโฮสต์ต่อเชื้อโรคและยังปกป้องโฮสต์จากการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่พูดเกินจริง HDTs รวมถึงการบำบัดด้วยเซลล์ซึ่งมีประชากรเฉพาะของเซลล์ไขกระดูกถูกฉีดเข้าไปในร่างกายของโฮสต์เพื่อป้องกันการตอบสนองของภูมิคุ้มกันและการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อมากเกินไป HDT อื่นเกี่ยวข้องกับยาที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโรคไม่ติดเชื้อ ตัวอย่างเช่น Statins และ ibuprofen ให้สงบการตอบสนองของโฮสต์ต่อการติดเชื้อ Biologics ยาโมเลกุลซับซ้อนที่ผลิตโดยเทคโนโลยี recombinant DNA ทำสิ่งนี้ด้วยการทำให้โปรตีนขนาดเล็กเป็นกลางและลดความเสียหายของเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังแสดงผลิตภัณฑ์โภชนาการเช่นวิตามิน D3 ที่จะทำให้เซลล์ภูมิคุ้มกันของโฮสต์ปล่อยสารต้านแบคทีเรียที่ช่วยเพิ่มการฆ่าเชื้อโรค

HDTs ร่วมกับยาต้านเชื้อแบคทีเรียแสดงสัญญาที่ดีในการรักษาโรคดื้อยาหลายชนิด เชื้อวัณโรค เป็นเชื้อโรคที่ทำให้เกิดวัณโรคซึ่งเป็นหนึ่งใน 10 สาเหตุการเสียชีวิตทั่วโลก

การปรับแต่งการรักษาส่วนบุคคลสำหรับการติดเชื้อ

ในทศวรรษที่ผ่านมานักวิจัยมีความก้าวหน้าอย่างมากในการวิจัยปัจจัยโฮสต์ซึ่งนำไปสู่กลยุทธ์การรักษาแบบใหม่

หนึ่งในนั้นคือยาเฉพาะบุคคลซึ่งพิมพ์เขียวจีโนมสามารถกำหนดความไวต่อโรคและเลือกการรักษาที่เหมาะสม

แนวคิดนี้ถูกนำไปใช้ในโรคไม่ติดเชื้อเช่นโรคมะเร็ง อย่างไรก็ตามการประยุกต์ใช้แนวคิดในโรคติดเชื้อเป็นล่าสุด อย่างไรก็ตามยาส่วนบุคคลทำให้เราคาดการณ์ว่าทำไมบางคนมีแนวโน้มที่จะติดเชื้อมากกว่าคนอื่น เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันเชื่อว่าความแตกต่างดังกล่าวอาจเกิดจากความแตกต่างเล็กน้อยใน DNA ของยีนเจ้าบ้าน ด้วยการเชื่อมต่อความแตกต่างเหล่านี้เรียกว่า polymorphisms ไปจนถึงระดับความอ่อนแอของบุคคลต่อการติดเชื้อเราหวังว่าการวิจัยของเราจะช่วยให้ยารักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียมีความแม่นยำ

ภารกิจของเราสำหรับปัจจัยโฮสต์นวนิยาย

เพื่อนร่วมงานของฉันในห้องปฏิบัติการ Haldar และฉันกำลังสำรวจบทบาทของ Spi-C ในการติดเชื้อแบคทีเรีย Spi-C เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาชนิดของประชากรของเซลล์ในม้ามซึ่งควบคุมการสะสมของธาตุเหล็กในร่างกาย เหล็กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งออกซิเจนในเซลล์เม็ดเลือดแดง

แต่ในระหว่างการติดเชื้อแบคทีเรียก็ต้องการธาตุเหล็ก พวกเขาต้องการมันเพื่อการเติบโตและพวกเขาแข่งขันกับโฮสต์เพื่อรับมัน ดังนั้นหากเราสามารถเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของยีน Spi-C เราอาจสามารถกำจัดแบคทีเรียของสารอาหารที่สำคัญนี้และหยุดการติดเชื้อโดยไม่ทำอันตรายต่อโฮสต์

ในรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้เราสรุปผลของธาตุเหล็กในเซลล์เจ้าบ้านและปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยโฮสต์ในการมีหรือไม่มีการติดเชื้อ

ในหนูเราทดสอบบทบาทของโฮสต์แฟคเตอร์คือ Spi-C เพื่อป้องกันโฮสต์ ในการศึกษานี้เราฉีดสารเคมีที่เป็นส่วนประกอบของแบคทีเรียเข้าไปในหนู เราต้องการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสัตว์ระหว่างการติดเชื้อแบคทีเรียจริง

ดูเพิ่มเติมที่:“ แบคทีเรียฝันร้าย”: สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับเชื้อโรคที่ดื้อยาปฏิชีวนะ

ผลเบื้องต้นของเราแสดงให้เห็นว่าปัจจัยโฮสต์มีการใช้งานในอวัยวะต่าง ๆ ของหนูที่รับการรักษาด้วยสารเคมี เราเชื่อว่าการเปิดใช้งานนี้มีบทบาทในการป้องกันโฮสต์ และแน่นอนเราพบว่าการสูญเสียกิจกรรม Spi-C เพิ่มการปล่อยโปรตีนขนาดเล็กที่อำนวยความสะดวกในการป้องกันโฮสต์จากเชื้อโรคเมื่อเทียบกับเซลล์ที่มีกิจกรรม Spi-C ปกติ เราเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนขนาดเล็กนี้อาจปกป้องโฮสต์จากการอักเสบรุนแรงในการตอบสนองต่อการติดเชื้อ

เราเชื่อว่าการเปลี่ยนความคิดของเราจากการรักษาแบบกำหนดเป้าหมายเชื้อโรคไปสู่การรักษาด้วยการเป็นเจ้าภาพโดยตรงนำไปสู่แนวทางใหม่ของการแพทย์ที่มีความแม่นยำซึ่งสามารถช่วยยุติวิกฤติการดื้อยาได้

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation โดย Zahidul Alam อ่านบทความต้นฉบับ