Perlawanan Antibiotik: Peneliti "Melatih Sel" untuk Mengakhiri Krisis Mematikan

Superbug yang kebal obat telah mengancam kesehatan manusia selama beberapa dekade. Keadaan semakin memburuk karena kekurangan antibiotik baru. Tetapi bagaimana jika kita mengubah cara kita bertujuan untuk mengobatinya, dan melatih sel kita untuk membunuh penjajah ini alih-alih mengandalkan antibiotik untuk melakukan pekerjaan kotor? Strategi baru ini, yang disebut pertahanan target-host, dapat membantu menyelesaikan masalah resistensi antibiotik.

Resistensi antibiotik adalah kekhawatiran yang berkembang untuk kesehatan global. Sebuah laporan baru-baru ini yang ditugaskan oleh pemerintah Inggris menunjukkan bahwa setiap tahun secara global sekitar 700.000 orang meninggal karena infeksi yang disebabkan oleh bakteri yang resistan terhadap obat. Laporan itu juga memperingatkan bahwa, tanpa tindakan, jumlah korban jiwa bisa meningkat menjadi 10 juta secara global dan menelan biaya US $ 80 triliun bagi ekonomi global.

Lihat juga: Bakteri Tahan-Antibiotik Dapat Dihentikan Dengan Pengobatan Tradisional Irlandia Kuno

Resistansi terhadap narkoba juga merupakan masalah serius di Amerika Serikat. Lebih dari 23.000 orang meninggal setiap tahun karena patogen yang resistan terhadap berbagai jenis obat dan menelan biaya negara sekitar $ 55 miliar per tahun. Penyebab utama yang mengancam AS adalah resisten metisilin Staphylococcus aureus (MRSA), tahan karbapenem Enterobacteriaceae (CRE), dan Clostridium difficile.

Kekurangan obat antibakteri baru dalam pengembangan untuk mengatasi ancaman yang berkembang adalah tren yang mengganggu. Patogen yang resisten terhadap obat yang dicadangkan untuk mengobati infeksi ketika semua yang lain gagal adalah masalah khusus. Ini adalah kasus dengan patogen tahan karbapenem.

Penurunan obat-obatan antibakteri ditambah dengan munculnya patogen yang resistan terhadap obat menuntut pendekatan alternatif.

Di lab Malay Haldar, bersama dengan proyek-proyek lain, rekan saya dan saya sedang mempelajari bagaimana faktor-faktor dalam hewan inang berperan dalam menanggapi infeksi. Untuk menguji pendekatan, kami melakukan pekerjaan ini menggunakan model infeksi tikus. Tujuan kami adalah untuk menemukan sifat-sifat baru atau faktor-faktor inang yang dapat ditargetkan untuk meningkatkan respons kekebalan individu yang cukup tinggi untuk membunuh mikroba yang menyerang. Faktor inang yang kita selidiki disebut Spi-C, sebuah gen yang ditemukan di setiap sel tubuh manusia.

Menargetkan Faktor Host

Ketertarikan saya pada faktor tuan rumah muncul selama studi pascasarjana saya. Saat bekerja di Ph.D. proyek penelitian, saya belajar bahwa faktor tuan rumah, berbagai sifat intrinsik bagi manusia, memainkan peran penting dalam infeksi bakteri. Ini mengilhami saya untuk menyelidiki bagaimana sistem kekebalan tubuh pejamu melawan bakteri.

Wawasan baru tentang pertahanan inang terhadap patogen telah mengarahkan para peneliti untuk mengeksplorasi strategi baru yang disebut terapi yang diarahkan pada host (HDT), sebuah ide yang relatif baru yang baru ada sekitar satu dekade.

Tujuan HDT adalah untuk meningkatkan dan memperkuat respon imun inang untuk membunuh patogen, daripada hanya mengandalkan obat antibakteri. Dengan menargetkan faktor-faktor inang serta memberikan pengobatan antibiotik, HDT menghasilkan whammy ganda.

Tubuh secara alami merespons infeksi dengan peradangan, suatu proses di mana populasi spesifik sel-sel kekebalan menyerang dan membunuh bakteri yang menyerang dengan memakannya atau menyantapnya dengan senjata protein. Namun, peradangan yang tidak terkontrol memicu produksi protein yang dapat menyebabkan kegagalan multi-organ dan bahkan dapat membunuh inang. Oleh karena itu, mengendalikan peradangan sangat penting untuk memerangi patogen serta untuk melindungi tubuh dari hiperinflamasi.

HDT mencakup serangkaian perawatan yang meningkatkan respons inang terhadap patogen dan juga melindungi inang dari respons imun yang berlebihan. HDT termasuk terapi seluler, di mana populasi spesifik sel-sel sumsum tulang disuntikkan ke dalam tubuh inang untuk mencegah respon imun yang berlebihan dan cedera jaringan. HDT lain melibatkan obat yang biasa digunakan untuk penyakit tidak menular. Statin dan ibuprofen, misalnya, menenangkan respons inang terhadap infeksi. Biologik, obat-obatan molekul kompleks yang diproduksi oleh teknologi DNA rekombinan, melakukan ini juga dengan menetralkan protein berukuran kecil dan mengurangi kerusakan jaringan. Produk nutrisi, seperti vitamin D3, juga telah terbukti menyebabkan sel imun inang melepaskan zat antibakteri yang meningkatkan pembunuhan patogen.

HDT bersamaan dengan obat antibakteri menunjukkan harapan besar dalam mengobati berbagai patogen yang resistan terhadap beberapa obat, terutama terhadap Mycobacterium tuberculosis, patogen yang menyebabkan TBC, salah satu dari 10 penyebab utama kematian di seluruh dunia.

Personalisasi Perawatan untuk Infeksi

Dalam dekade terakhir, para peneliti telah membuat banyak kemajuan dalam penelitian faktor tuan rumah, yang mengarah ke strategi terapi baru.

Salah satunya adalah pengobatan khusus, di mana cetak biru genom dapat menentukan kerentanan unik seseorang terhadap penyakit dan memilih terapi yang tepat.

Konsep ini diterapkan pada penyakit tidak menular seperti kanker. Namun, penerapan konsep penyakit menular sangat baru. Meskipun demikian, obat yang dipersonalisasi mengarahkan kita untuk berspekulasi mengapa beberapa orang lebih rentan terhadap infeksi daripada yang lain. Rekan-rekan saya dan saya percaya bahwa perbedaan seperti itu mungkin disebabkan oleh perbedaan halus dalam DNA gen faktor host. Dengan menghubungkan perbedaan-perbedaan ini, yang disebut polimorfisme, ke tingkat kerentanan individu terhadap infeksi, kami berharap bahwa penelitian kami akan berkontribusi pada pengobatan presisi infeksi bakteri.

Pencarian Kami untuk Faktor Host Novel

Rekan-rekan saya di lab Haldar dan saya sedang mengeksplorasi peran Spi-C dalam infeksi bakteri. Spi-C sangat penting untuk pengembangan jenis populasi sel tertentu dalam limpa yang mengatur penyimpanan zat besi dalam tubuh. Zat besi sangat penting untuk mengangkut oksigen dalam sel darah merah.

Tapi, selama infeksi, bakteri juga membutuhkan zat besi. Mereka membutuhkannya untuk pertumbuhan, dan mereka bersaing dengan tuan rumah untuk mendapatkannya. Oleh karena itu, jika kita dapat mengubah aktivitas gen Spi-C, kita mungkin dapat menghilangkan bakteri dari nutrisi penting ini dan dengan demikian menghentikan infeksi tanpa membahayakan inang.

Dalam makalah baru-baru ini, kami merangkum efek zat besi dalam sel inang dan interaksinya dengan faktor inang dengan ada atau tidak adanya infeksi.

Pada tikus, kami menguji peran faktor tuan rumah, Spi-C, sebagai cara untuk mempertahankan tuan rumah. Dalam penelitian ini, kami menyuntikkan bahan kimia yang merupakan komponen bakteri ke dalam tikus. Kami ingin memicu perubahan yang terjadi pada hewan selama infeksi bakteri nyata.

Lihat juga: "Bakteri Mimpi Buruk": Yang Perlu Anda Ketahui Tentang Kuman yang Tahan Antibiotik

Hasil awal kami menunjukkan bahwa faktor pejamu aktif di berbagai organ tikus yang diobati dengan bahan kimia. Kami percaya aktivasi ini berperan dalam pertahanan tuan rumah. Dan, memang, kami menemukan bahwa kehilangan aktivitas Spi-C meningkatkan pelepasan protein berukuran kecil yang memfasilitasi pertahanan inang terhadap patogen dibandingkan dengan sel yang memiliki aktivitas Spi-C normal. Kami percaya perubahan protein berukuran kecil ini dapat melindungi inang dari hiperinflamasi sebagai respons terhadap infeksi.

Kami percaya bahwa pergeseran pemikiran kami dari terapi yang ditargetkan patogen ke terapi yang diarahkan oleh tuan rumah mengantarkan kita pada jalan baru pengobatan presisi, yang dapat membantu mengakhiri krisis resistensi obat.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Zahidul Alam. Baca artikel aslinya.