Bilim insanları, hastalık yapıcı bakterileri etkisiz hale getiren antibiyotiklerin, mikropların zarını delerek içlerine sızma anını gösteren yeni ve detaylı görüntüler yayınladı.
Polimiksinler adı verilen antibiyotiklerin, E. coli bakteri hücrelerinin zırhlı zarlarını şişirip kabarttığı gözlemlendi. Bu durum, bakterilerin dış zarlarını kaybetmesine ve antibiyotiklerin hücreye nüfuz etmesine olanak sağladı.
Araştırmanın ortak yazarlarından biri, biyofizik ve mikrobiyoloji alanında doktora öğrencisi olan Carolina Borrelli, “Antibiyotiğin bakteriyel yüzeydeki etkisini gerçek zamanlı görmek inanılmazdı” ifadelerini kullandı.
Gram-negatif bakteriler, her hücreyi çevreleyen iki zara sahip geniş bir mikroorganizma grubudur; bu iki zar, bir hücre duvarını sandviçler. E. coli, Salmonella ve dizanteriye neden olan bir bakteri türü olan Shigella, gram-negatif bakteri örneklerindendir.
Polimiksinler, diğer antibiyotiklere karşı direnç geliştirmiş gram-negatif bakterilerin neden olduğu enfeksiyonların tedavisinde yardımcı olabilir. Bu antibiyotikler, bakterilerin dış zarına odaklanarak çalışır. Bu zar, antibiyotikleri dışarıda tutan bir tür zırh görevi görür. Ancak antibiyotiklerin bu zırhı nasıl aştığı tam olarak anlaşılamamıştı.
Araştırmanın diğer ortak yazarlarından UCL'de biyofizikçi Bart Hoogenboom, “Polimiksinler, ölümcül ve ilaca dirençli birçok enfeksiyona neden olan gram-negatif bakterilere karşı önemli bir savunma hattıdır. Nasıl çalıştıklarını anlamamız büyük önem taşıyor” dedi.
Geçtiğimiz günlerde Nature Microbiology dergisinde yayımlanan yeni çalışmada, araştırmacı ekibi antibiyotiğin etki anını gösteren görüntüler elde etti. Atomik kuvvet mikroskobu adı verilen bir teknik kullanan bilim insanları, bakterilerin şekillerini haritalamak için küçük bir iğneyi bakterilerin üzerinde ileri geri hareket ettirdi. Bu sayede, polimiksinlerin saldırısı sırasında bakterilerin nasıl değiştiğini görebildiler.
Ekip, polimiksinlerin E. coli'nin dış zarında hızla küçük çıkıntılar ve kabartılar oluşturmasına neden olduğunu buldu. Bu kabartılar büyüdükçe, bakteriler zırhlarını kaybetti ve dış zarda antibiyotiklerin içeri girip hücreyi öldürebileceği boşluklar oluştu.
Borrelli, “Bakterilerin görüntülerimiz, polimiksinlerin bakteri zırhını ne kadar zayıflattığını doğrudan gösteriyor. Sanki hücre, dış duvarı için o kadar hızlı 'tuğla' üretmek zorunda kalıyor ki, bu duvar bozuluyor ve antibiyotiğin içeri sızmasına izin veriyor” şeklinde konuştu.
Önemli bir nokta olarak, polimiksinler yalnızca aktif olarak büyüyen bakterileri hedef alabiliyor, uyku durumuna geçenleri değil. Bakteriler bazen zorlu koşullarla başa çıkmak için uyku durumuna geçerek, yıllarca beslenmeden, büyümeden veya üremeden hayatta kalabilir ve ancak koşullar daha uygun hale geldiğinde uyanırlar. Uykudayken bakteriler dış zar zırhlarını büyütemezler, bu yüzden antibiyotik aktif büyüyen bakterilerde olduğu gibi aynı hızda zırh üretimini tetikleyemez.
Hoogenboom, “Bir sonraki hedefimiz bu bulguları kullanarak antibiyotikleri daha etkili hale getirmek. Bir strateji, polimiksin tedavisini - mantıksız gibi görünse de - zırh üretimini teşvik eden ve/veya 'uyuyan' bakterileri uyandıran tedavilerle birleştirmek olabilir, böylece bu hücreler de yok edilebilir” dedi.
