ANTİBİYOTİĞE DİRENÇLİ BAKTERİLER

 

   Bilim adamları, antibiyotiklerin tehlikeli aşırı kullanımının ve bunun sonucunda antibiyotiğe dirençli mikropların sayısının artmasının uzun süredir farkındalar. Tıbbi kullanım için antibiyotiklerin aşırı reçetelenmesi insan sağlığı için rahatsız edici sonuçlar doğururken, doğal ortamda artan antibiyotik varlığı da öyle. İkincisi, ilaçların uygun olmayan şekilde imha edilmesinden kaynaklanıyor olabilir, aynı zamanda laboratuvarda bir seçim cihazı olarak antibiyotiklere bağlı olan biyoteknoloji alanından da kaynaklanıyor olabilir.

UC Santa Barbara kimya mühendisi Michelle O'Malley "Biyoteknoloji alanında, büyümesini istemediğimiz hücreleri öldürmek için uzun süredir antibiyotik ve kimyasal seçimlere güveniyoruz" diyor."Genetiği değiştirilmiş bir hücremiz varsa ve sadece o hücrenin bir hücre popülasyonu arasında büyümesini istiyorsak, ona bir antibiyotik direnç geni veriyoruz. Bir hücreye antibiyotiğin sokulması, genetik olarak değiştirilmemiş tüm hücreleri öldürecek ve sadece istediğimizin - genetiği değiştirilmiş organizmaların [GDO'lar] - hayatta kalmasına izin verecektir. Bununla birlikte, birçok organizma antibiyotiklerimizi aşmanın yollarını geliştirmiştir ve bunlar hem biyoteknoloji dünyasında hem de doğal ortamda büyüyen bir problemdir. Antibiyotik direnci konusu, zamanımızın büyük bir sorunudur ve sadece önemi giderek artan bir konudur.

O'Malley, "Eğer GDO laboratuvardan çıkıp çevrede başarılı bir şekilde kopyalanacak olsaydı, doğal biyolojik dünyaya hangi özelliklerin dahil edeceğini tahmin edemezdiniz" diye açıkladı O'Malley.” Sentetik biyolojinin gelişiyle birlikte, laboratuvarda tasarladığımız şeylerin kaçıp ait olmadıkları ekosistemlere yayılma riski giderek artıyor."

Şimdi, O'Malley'in laboratuvarında yürütülen ve Nature Communications dergisinde yayınlanan araştırma, hem antibiyotiklerin aşırı kullanımını hem de GDO'ları kontrol altına almak için basit bir yöntemi açıklıyor.Bu yöntem  Laboratuvarda antibiyotiklerin florür ile değiştirilmesini gerektiririlir diyor O’Malley. O'Malley, florürü "yeraltı suları da dahil olmak üzere dünyada bol miktarda bulunan oldukça iyi huylu bir kimyasal" olarak tanımladı. Ancak, doğal ortamda karşılaşılan florürü ortadan kaldırarak hücreleri koruyan bir florür ihracatçısını kodlayan bir gen geliştiren mikroorganizmalar için de toksik olduğunu belirtiyor.

Makale, O'Malley'in laboratuvarında eski bir lisansüstü öğrenci araştırmacısı olan Justin Yoo tarafından geliştirilen bir süreci anlatıyor. Bir florür ihracatçısını kodlayan bir GDO'daki geni işlevsel olmayan hale getirmek için homolog rekombinasyon adı verilen yaygın bir teknik kullanır, böylece hücre artık onu üretemez. Böyle bir hücre, florür içermeyen damıtılmış suyun normalde kullanıldığı laboratuvarda hala gelişecektir, ancak doğal ortama kaçarsa, florürle karşılaştığı anda ölür ve böylece yayılmasını engeller. 

Bu araştırmadan önce Yoo, Mayayı Seppala'nın anaerobik mantarlarda tanımladığı florür taşıma proteinlerini karakterize etmek için maya kullanma çabasıyla, O'Malley'in laboratuvarında bir proje bilimcisi olan makalenin ortak yazarı Susanna Seppala ile işbirliği yapıyordu. Bu projedeki ilk adım, Yoo'nun doğal maya florür taşıyıcılarını kaldırmasıydı.

Yoo, nakavt maya suşunu oluşturduktan kısa bir süre sonra, genetiği değiştirilmiş E. coli bakterilerinin laboratuar ortamlarından kaçmasını önlemeyi amaçlayan yeni bir biyo-koruma mekanizması hakkında bir konuşma duyduğu sentetik bir biyoloji konferansına katıldı. Bu konuşmada, "Oluşturduğum nakavt maya suşunun, mayalar için etkili bir biyo-muhafaza platformu işlevi görebileceğini fark ettim."

“Esasen, Justin'in yaptığı şey, hücrelere florür etrafındayken hayatta kalmalarını sağlayacak bir dizi DNA talimatı oluşturmaktı, "dedi O'Malley. "Normalde, laboratuvarda genetik olarak tasarlanmış bir hücre seçmek isteseydim, antibiyotik içeren bir plazmid [bir hücrede genetik bir yapı, tipik olarak kromozomlardan bağımsız olarak çoğalabilen küçük dairesel bir DNA ipliği] yapardım. bir antibiyotik olsaydı hayatta kalacaktı. Justin, bunu bu florür ihracatçılarının geniyle değiştiriyor. "

O'Malley'in "düşük asılı meyve - Justin tüm bu çalışmaları yaklaşık bir ay içinde yaptı" olarak nitelendirdiği yöntem, aynı zamanda biyoteknoloji laboratuvarlarında antibiyotikle yönlendirilen hücre seçimine basit bir ekonomik sınırlama getiriyor. Dirençli bakteri türlerinin artışını körüklemenin yanı sıra, "biyoteknoloji açısından antibiyotiğe dirençli organizmalar yaratma süreci de oldukça pahalı. On bin litrelik bir fermantasyon yapacaksanız ve bazı antibiyotikler eklemek fermantasyon başına binlerce dolara mal olabilir, bu çılgın bir miktar. "Özellikle, florürün düşük bir konsantrasyonda kullanılması litre başına yalnızca dört sente mal olacaktır.

Açıkça, dedi Seppala, "nispeten iyi huylu, bol ve ucuz olan ve geleneksel bir antibiyotik kullanılarak elde edilenle aynı şeyi yapmak için kullanılabilen florür gibi bir kimyasal kullanmayı tercih ederiz." Yoo, florür taşıyıcılarının rolünün ancak yakın zamanda, bu projenin başladığı 2013 yılında açıklığa kavuştuğunu açıkladı. Biyo-korumayı uygulamaya yönelik ortaya çıkan yaklaşımlar, ilgilenilen organizmaya yabancı olan biyolojik parçaları kullanmaya odaklanmış, Yoo'nun "parlak, ancak karmaşık sistemler" olarak tanımladığı şeye odaklanarak, belki de dikkati bu daha basit yaklaşımdan uzaklaştırmıştır.

KAYNAKÇA:

 - Materials provided by University of California - Santa Barbara. Original written by ???James Badham. Note: Content may be edited for style and length  

- Justin I. Yoo, Susanna Seppälä, Michelle A. OʼMalley. Engineered fluoride sensitivity enables biocontainment and selection of genetically-modified yeasts. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-19271-1