Bilgi

Antibiyotik Direncini Tersine Çevirmek için Transdüksiyonu Kullanmak?

Antibiyotik Direncini Tersine Çevirmek için Transdüksiyonu Kullanmak?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Antibiyotik direncini tersine çevirmek için ters transdüksiyon kullanmak mümkün mü? Antibiyotik direnci F faktörünün transdüksiyonundan kaynaklandığından, F+ antibiyotiğe dirençli olmayan bir bakteriyi F'ye dirençli bir bakteri bölgesine indüklemek mümkün müdür?


Alexander Fleming, 1928'de penisilini keşfettiğinde, bulaşıcı hastalıkları ortadan kaldırmada başarılı olan dünyanın ilk gerçek antibiyotiklerinden biriydi. O zamandan beri, antibiyotikler önlenebilir ölümleri önlemek için gerekli olmuştur.

Ama hepimizi rahatsız eden bir gerçek var. Dünyanın tüm evrimsel tarihi boyunca, çok hücreli organizmalar sürekli olarak değişti ve adapte oldu. Ancak tek hücreli bakteriler o kadar hızlı evrimleşiyor ki, çoğunluk artık çok çeşitli antibiyotiğe dirençli. Antibiyotik direnci sorunu o kadar ciddi ki, Birleşmiş Milletler onu HIV ile birlikte kriz düzeyine çıkardı.

Buna yanıt olarak, bilim adamları bu küresel salgını çözme mücadelesini üstlendiler. Oregon Eyalet Üniversitesi'nden (OSU) bir grup bilim insanı yakın zamanda antibiyotiğe dirençli bakterilerle savaşan bir silah keşfetti. Onların bulguları yakın zamanda yayınlandı Antimikrobiyal Kemoterapi Dergisi.

Bu bilim adamları cevaplarını peptit konjuge bir fosforodiamidat morfolino oligomer (PPMO) molekülü içinde buldular. Bu molekülün, diğer birçok genle birlikte direnci kodlamaktan sorumlu olan Yeni Delhi metallo-beta-laktamaz (NDM-1) adlı bakteri tarafından üretilen bir enzimle savaşabileceğine inanıyorlar.

Reklamcılık

Reklamcılık

Genler birçok farklı bakteri türü arasında paylaşıldığından, dirençle savaşmak için yalnızca bir PPMO molekülüne ihtiyaç duyulacaktır. Antibiyotikle temas kuracak ve NDM-1'i eksprese eden bakterilerle savaşma yeteneğini geri kazanacaktı. OSU'daki çalışmada bilim adamları, penisilin tipi karbapenem sınıfının ultra geniş spektrumlu bir ilacı olan meropenem adlı bir antibiyotik kullandılar. Meropenem, NDM-1 pozitif olduğu bulunan E. Coli ile enfekte olmuş farelerin tedavisinde etkiliydi. İnsanlar için testlerin yaklaşık üç yıl içinde başlaması planlanıyor.


Bakteriyel antibiyotik direncini tersine çevirmek

Bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için antibiyotik kullanımı, antibiyotik tedavisinin dirençli suşların ortaya çıkmasına ve yayılmasına yol açtığı sürekli ve kısır bir döngüye neden olur ve bu da ek ilaçların kullanımını daha fazla çoklu ilaç direncine yol açar.

Ama ya böyle olmak zorunda değilse?

Harvard araştırmacısı Roy Kishony, Amerikan Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Derneği'nin yıllık toplantısında "Antibiyotik direncinin evrimini geriye doğru sürmek" başlıklı bir sunumda, bazı ilaç kombinasyonlarının bakterileri destekleyerek normal eğilimi durdurabileceğini ve hatta tersine çevirebileceğini gösteren son çalışmasını tartıştı. direnç geliştirmezler.

Kishony, "Normalde, klinisyenler çoklu ilaç rejimi uyguladığında, bunu ilaçlar sinerjik olarak hareket ettiği ve bakteriyel öldürmeyi hızlandırdığı için yaparlar" diye açıklıyor. Bununla birlikte, Kishony'nin laboratuvarı tam tersi fenomene odaklandı: baskılayıcı bir etkiye sahip olan antibiyotik etkileşimleri, yani iki ilacın birlikte kullanılmasının birleşik inhibitör etkisi, ilaçlardan birinin tek başına kullanılmasından daha zayıf olduğunda.

Kishony ve ekibi, aşağıdaki baskılayıcı etkileşimi tanımladı: E. koli, bakterilerin protein yapmasını engelleyen tetrasiklin ve DNA'larını kopyalamalarını engelleyen siprofloksasin kombinasyonunun tek başına antibiyotiklerden biri (siprofloksasin) kadar bakteri üremesini yavaşlatmak kadar iyi olmadığını keşfetti.

Kishony, bu baskılayıcı etkileşimin bakteri evrimini durdurabileceğini, çünkü tetrasikline direnç geliştiren herhangi bir bakterinin siprofloksasine karşı baskılayıcı etkisini kaybedeceğini ve bu nedenle bir popülasyonda dirençli olmayan bakterilerin baskın suş haline geleceğini belirtiyor.

Bu kadar zayıflamış bir antibiyotik kombinasyonu klinik açıdan harika olmasa da, Kishony laboratuvarı bu keşfi, direnç gelişimini engelleyebilecek ancak yine de oldukça etkili hareket edebilecek yeni ilaç kombinasyonlarını tanımlayabilecek bir ilaç tarama sistemi kurmak için kullanıyor. "Tipik uyuşturucu aramaları, mutlak öldürme etkileri arar ve en güçlü adayları seçer" diyor. "Yaklaşımımız, bu ilaçların dirençli ve hassas bakteri suşları arasındaki rekabeti nasıl etkilediğini soracak."

Böyle bir ekran geliştirmek için, Kishony ve grubunun ilk önce bu olağandışı etkileşimin nasıl çalıştığını anlaması gerekiyordu.

"Hızlı büyüyen bakteriler gibi E. koli çevredeki ortamın izin verdiği kadar hızlı büyümek ve bölünmek için protein ve DNA aktivitelerini dengelemek üzere optimize edilmişlerdir," diye açıklıyor Kishony. "Ancak, E. koli siprofloksasine göre optimizasyonlarının kaybolduğunu gördük."

Kishony, "Bakterilerin DNA'yı kopyalamakta daha fazla zorluk çekeceğinden, protein sentezlerini de yavaşlatacağını umduk" diye devam ediyor. "Ama sadece streslerini artıran proteinleri çalkalamaya devam etmediler." Bununla birlikte, tetrasiklin eklediklerinde protein sentezi de azaldı. E. koli, aslında eskisinden daha iyi büyüdüler. Daha sonra, mühendislik yoluyla DNA stresi altında proteinleri oluşturan hücre bileşenleri olan ribozomların üretiminin çok yüksek olduğu fikrini doğruladılar. E. koli Normal bakterilerden daha az ribozoma sahip suşlar. Bu mutantlar normal koşullarda daha yavaş büyürken, DNA sentezinin siprofloksasin inhibisyonu altında daha hızlı büyümüştür.

Kishony, direnci dezavantaja sokan ilaçlar için bir ekran geliştirme konusundaki ön çalışmalarının umut verici göründüğünü ve bunun dirence karşı seçim yapan yeni ilaçların tanımlanmasına yol açacağını umduğunu belirtiyor.


Özel Sayı Editörleri

Antimikrobiyal direncin (AMR) yılda 10 milyon can alacağına ve dünyaya 100 trilyon USD'ye mal olacağına dair korkunç tahminden 30 yıl uzaktayız. Son on yılda, endüstri ve akademi, bu halk sağlığı krizini önlemeye hazırlanmak için işbirliği yaptı ve güçleri seferber etti, ancak bu çabaların küresel AMR eğilimleri üzerinde henüz bir etkisi olmadı. Şu anda, &lsquosuperbugs&rsquo'un neden olduğu enfeksiyonlar dünya çapında tahmini 700.000 kişinin hayatına mal oluyor. Bu enfeksiyonların büyük bir çoğunluğu, suşların neden olduğu Tüberküloz ve aşağıdakilerden oluşan enfeksiyöz bakteriyel patojenlerin ESKAPE grubu enterokok faecium, stafilokok aureus, Klebsiella pnömoni, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, ve enterobakter Türler. Direnç iletimi ve bu organizmaların artan direnç profilleri, onlara karşı hala etkili olan sınırlı ilaç seçeneklerinin mevcut ortamında kontrol ve tedavilerini son derece zorlaştırmaktadır.

Antibiyotik sonrası dönemle mücadeleye dikkatimizi çeken çağrılarla, araştırma ve geliştirmenin bir adım önde olması ve zaman zaman bu patojenlerin evriminin önüne geçilmesi gerekiyor. Akış pompaları, biyofilm oluşumu ve ilaç modifiye edici enzimlerin aktivitesi gibi ilaç direncinin içsel mekanizmalarına saldırarak yaklaşımımızı çeşitlendirmenin zamanı geldi. Bu nedenle, direncin hızla geliştiği yeni yolları hedeflemenin geleneksel yolu yerine, bu yaklaşımlar, direnci tersine çevirmeye ve mevcut tedaviyi güçlendirmeye hizmet edecektir.

Bu Özel Sayıda, yeni ilaç geliştirmeyi hızlandırmada ve mevcut ilaçları başka amaçlarla yeniden kullanmada disiplinler arası yaklaşımların önemini vurgulamayı amaçlıyoruz.

Yazarları, aşağıda vurgulanan ilgi alanlarındaki yazılarını göndermeye davet ediyoruz:

  • Kimyasal kitaplıkların tam hücre değerlendirmesi karşısında rasyonel ilaç tasarımının önemi
  • Direncin içsel mekanizmalarını etkileyerek direnci tersine çevirmek
    • & beta-laktamaz inhibisyonu
    • Akış pompası inhibisyonu
    • Biyofilmin bozulması
    • Membran geçirgenleştiriciler
    • Antibiyotik alımını artıran ilaç taşıyıcılarının geliştirilmesi
    • faj tedavisi
    • Terapötik aşı geliştirme

    Antimikrobiyal direnç anlayışımızı geliştiren, onları tersine çevirmek anlamına gelen makaleler ve özellikle bu listede yer almayan ancak yine de Özel Sayı kapsamına giren yeni yaklaşımlar da memnuniyetle karşılanmaktadır.

    Prof. Sanjib Bhakta
    Arundhati Maitra
    Konuk Editörler

    Makale Gönderme Bilgileri

    Makaleler, www.mdpi.com adresinden bu web sitesine kayıt olunarak ve giriş yapılarak çevrimiçi olarak gönderilmelidir. Kayıt olduktan sonra, başvuru formuna gitmek için buraya tıklayın. Makaleler son tarihe kadar gönderilebilir. Tüm bildiriler hakem değerlendirmesinden geçirilecektir. Kabul edilen yazılar dergide sürekli olarak (kabul edilir edilmez) yayınlanacak ve özel sayı web sitesinde birlikte listelenecektir. Araştırma makaleleri, derleme makaleleri ve kısa iletişimler davet edilir. Planlanan yazılar için bir başlık ve kısa bir özet (yaklaşık 100 kelime) bu web sitesinde duyurulmak üzere Yazı İşleri Müdürlüğü'ne gönderilebilir.

    Gönderilen yazılar daha önce yayınlanmamış veya başka bir yerde (konferans bildirileri hariç) yayınlanmak üzere değerlendirilmemiş olmalıdır. Tüm yazılar, tek-kör hakemlik sürecinden geçirilir. Yazarlar için bir kılavuz ve makalelerin gönderilmesiyle ilgili diğer bilgiler Yazarlar için Talimatlar sayfasında mevcuttur. antibiyotikler MDPI tarafından yayınlanan uluslararası hakemli, açık erişimli aylık bir dergidir.

    Lütfen bir makale göndermeden önce Yazarlar için Talimatlar sayfasını ziyaret edin. Bu açık erişimli dergide yayınlanmak üzere Makale İşleme Ücreti (APC) 1800 CHF'dir (İsviçre Frangı). Gönderilen bildiriler iyi biçimlendirilmeli ve iyi İngilizce kullanılmalıdır. Yazarlar, yayınlanmadan önce veya yazar revizyonları sırasında MDPI'nin İngilizce düzenleme hizmetini kullanabilirler.


    Bilim adamları, antibiyotik direncini tersine çevirmek için evrimsel biyoloji ve matematiği birleştiriyor

    On yıldan fazla bir süredir biyolog Mariam Barlow, antibiyotiklerin dönüşümlü olarak uygulanmasının antibiyotik direncine bir çözüm olabileceği teorisi üzerinde çalışıyor. Yıllarca süren araştırmalardan sonra Barlow'un çok fazla verisi vardı, ancak hepsini anlamlandırmak için daha kesin bir yola ihtiyacı vardı - hastaları tedavi etmek için kolayca kullanılabilecek kadar spesifik bir şey. Böylece bir matematikçi ekibiyle güçlerini birleştirdi. Ve şaşırtıcı sonuçlar, dünya çapında çok büyük bir sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.

    Özetle, biyologlar ve matematikçilerden oluşan ekip, bir yol haritası oluşturan bir yazılım programı geliştirdi. ters Bakterilerde antibiyotik direncinin evrimi. PLOS ONE dergisinde bu ayın başlarında yayınlanan bir çalışmada, antibiyotik direncinin evrimsel saatini geri çevirme olasılığı en yüksek olan optimal antibiyotik döngü modellerini belirleyen matematiksel bir model ortaya çıkardılar. California Üniversitesi-Merced Doğa Bilimleri Okulu'nda doçent ve evrimsel biyolog olan Barlow, kendisinin ve diğer araştırmacıların, direnci tersine çevirebilecek ve bakterileri Dünya'da gözlemlenen bir duruma geri döndürebilecek antibiyotik döngüleri bulduğunu söyledi. 1960'lar — araştırmacıların "vahşi tip durumu" dediği bir durum. Dolayısıyla, her şeyi mümkün kılan yazılımın uygun bir şekilde “Time Machine” olarak adlandırılmış olması şaşırtıcı değil.

    Barlow, "Evrimsel biyolojide (antibiyotik direncine) cevaplar aramamız mantıklı" dedi. "Bakteriler evrimleşmede çok iyi - ve muhtemelen henüz bilmediğimiz yeni yollar bulacaklar - ama gördüklerimize dayanarak, bu başa çıkabileceğimiz bir şey. Antibiyotik direnci üstesinden gelebileceğimiz bir şey.”

    Araştırma, artan antibiyotik direncine karşı koordineli, iyi finanse edilmiş bir yanıt olmadan, tıbbın en etkili, hayat kurtaran araçlarından bazılarını kaybedebileceğine dair yaygın bir endişe zamanında geliyor. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, her yıl yaklaşık 2 milyon kişi antibiyotiğe dirençli bakterilerle enfekte oluyor ve bu tür enfeksiyonlar nedeniyle en az 23.000 kişi ölüyor. Örneğin, geçen yıl CDC, antibiyotiğe dirençli gonore gelişimini "acil bir halk sağlığı tehdidi" olarak tanımladı ve cinsel yolla bulaşan hastalığı tedavi etmek için seçeneklerimizin tükenebileceği konusunda uyarıda bulundu. Ayrıca federal düzeyde, Beyaz Saray kısa süre önce ilk "Antibiyotiklere Dirençli Bakterilerle Mücadele Ulusal Eylem Planı"nı yayınladı ve 2016 mali yılı bütçe teklifinde, Başkan Obama antibiyotik direncine çözüm bulmak için federal fonların iki katına çıkarılmasını tavsiye ederek 1,2 milyar dolara (of Tabii ki, bu tavsiyenin Kongre'den geçmesi gerekiyor). Antibiyotik direncinin ölümcül sonuçları olan büyük bir sorun olduğu konusunda herkes hemfikirdir.

    Neyse ki Barlow ve meslektaşları, yalnızca dirençle mücadele etmekle kalmayan, aynı zamanda mevcut antibiyotiklerin etkinliğini korumaya yardımcı olan bir cevap bulmuş olabilirler. Ve işte bunu nasıl yaptılar. Araştırmacılar laboratuvarda bakteri yarattı, onu 15 farklı antibiyotiğe maruz bıraktı ve büyüme hızlarını ölçtü. Bu ölçümleri kullanarak, biyologlar ve matematikçilerden oluşan ekip, bakterileri zararsız durumuna geri döndürmek için gereken mutasyon olasılığını hesapladı. Bir seferde altı antibiyotiği dönüşümlü olarak test ettiler ve antibiyotik direncinin gelişimini tersine çevirmek için en olası döngü stratejilerini bulmak için binlerce ölçüm hesapladılar.

    Araştırmacılar sonunda, Time Machine yazılımının ve matematiksel temellerinin, direnci tersine çevirme olasılığı en yüksek olan optimal bir antibiyotik döngüsü planını hızlı ve daha kesin bir şekilde oluşturmanın umut verici bir yolu olduğu sonucuna vardılar. Basitçe söylemek gerekirse, yazılım bir çöpçatandır - direncin evrimini en iyi şekilde yönetmek ve nihayetinde hastayı iyileştirmek için hangi antibiyotiğin hangi mutasyonla hangi zamanda gittiğini hesaplar.

    Ve Barlow bana bu tür bir kesinliğin tıpta mutlaka norm olmadığını hatırlattı. Yanlış antibiyotik reçetesi antibiyotik direncinin ana itici gücü olsa da, hızlı antibiyotiğe dirençli teşhislerdeki mevcut kıtlık, doktorların genellikle herhangi bir laboratuvar sonucunu görmeden hasta bir hastayı tedavi etmeye başlamaktan başka seçeneği kalmadığı anlamına gelir. Bununla birlikte, antibiyotik döngüsü, daha iyi, daha düzenli bir tedavi planı yapmak için bu sürece rehberlik edebilir - "bu, herhangi bir hastanede erişilebilen ve ampirik tedavinin daha güvenilir olmasına yardımcı olabilecek bir yaklaşımdır" dedi Barlow.

    PLOS ONE çalışmasında yazarlar Barlow, Kristina Crona, Portia Mira, Devin Greene, Juan Meza ve Bernd Sturmfels şunları yazıyor:

    Antibiyotik tüketiminin genel olarak azaltılması veya periyodik antibiyotik rotasyonları (döngü) yoluyla belirli bir süre için spesifik antibiyotiklerin kullanımını durdurarak veya azaltarak direnç genlerini klinik ortamlardan uzaklaştırma çabaları, gerçekten de güvenilir veya tekrarlanabilir bir şekilde işe yaramadı. çalışsalardı şaşırtıcı olurdu.

    Antibiyotik direnci kaçınılmaz olduğu için, sadece kaçınılmazlığını kabul etmek ve sonuçlarını hafifletmek için yöntemler geliştirmek mantıklıdır. Makul bir yaklaşım, antibiyotik kullanımını değiştirmektir. Bu pek çok şekilde uygulandı ve optimal süreyi, karıştırmaya karşı döngüyü ve antibiyotik döngülerinin ne kadar rahat olabileceğini ve planlandığı gibi hala işlev görebileceğini modellemek için yeni çalışmalar var. Bununla birlikte, bu modellerin hiçbiri, optimal bir antibiyotik dizisini tasarlamak için bir yöntem geliştirmeye odaklanmamıştır.

    Time Machine yazılımının yapmaya çalıştığı şey tam olarak budur. Bahsedilen çalışmada belirtildiği gibi, antibiyotik döngüsü daha önce çalışılmıştı, ancak farkı yaratan evrimsel biyoloji ve matematiğin evliliğiydi, dedi Barlow.

    Barlow, "Uyarlanabilir manzaralar teorisini aldık ve onu verilerimizi düzenlemek için bir temel olarak kullandık ve bu organize veri tarzıyla bir matematikçi ekibi bir model geliştirebildi" dedi. “Yerine düşen harika şeylerden sadece biri.”

    Amerikan Üniversitesi Matematik ve İstatistik Bölümü'nde yardımcı doçent olan ortak yazar Kristina Crona, antibiyotik döngüsü probleminin matematiğin biyolojideki rolünü mükemmel bir şekilde gösterdiğini belirtti. Ne yazık ki, iki alanın birlikte çalışma konusunda güçlü bir geleneği olmadığını söyledi.

    “Antibiyotikleri mümkün olduğu kadar iyi nasıl kullanabiliriz? Hangi ilaç dizisi en iyi olurdu? En iyi tedavi planını nasıl buluruz?” diye sordu. “Bunların hepsi çok niceliksel sorunlar. Tıbbı ve biyolojiyi matematiğe yaklaştırabilirsek her türlü avantajı sağlayacağını düşünüyorum.”

    Barlow, elbette nihai hedefin, doktorların ve sağlık hizmeti sağlayıcılarının klinik bir ortamda kolayca kullanabilecekleri bir bisiklet protokolü oluşturmak olduğunu söyledi. Bu çeviri sürecini başlatmak için Barlow ve meslektaşları, dirençli izolatları toplamak ve antibiyotik direnci gelişimi ile personel tarafından reçete edilen antibiyotikler arasındaki ilişkiyi analiz etmek için Merced'deki bir hastaneyle işbirliği yapıyor.

    Barlow, "Çalışmaya çok fazla harika yanıt aldım, neredeyse bunaltıcı" dedi. "Uzun zamandır üzerinde çalıştığımız bu fikir - insanların anlayabileceği ve heyecan duyabileceği bir düzeye ilerlediğini görmek çok tatmin edici."

    Çalışmanın tam bir kopyasını okumak için PLOS ONE'ı ziyaret edin. Antibiyotik direnci hakkında daha fazla bilgi edinmek için Antibiyotikleri Çalışmaya Devam Et sayfasını ziyaret edin.

    Kim Krisberg, Austin, Teksas'ta yaşayan serbest çalışan bir halk sağlığı yazarıdır ve on yıldan fazla bir süredir halk sağlığı hakkında yazılar yazmaktadır.


    TCM Antibiyotik Dirençli Bakterileri Bastırıyor

    400 tür TCM bitkisinin dahil edildiği küresel ölçekte çok sayıda şifalı bitki bulunmaktadır. Bu TCM bitkilerinin enfeksiyon ve kanser de dahil olmak üzere hastalıkların önlenmesi ve tedavisinde uygulanması birkaç bin yıldır uygulanmaktadır. TCM monomerleri (Tablo 1) ve TCM özleri (Tablo 2) dahil olmak üzere TCM bitkilerinin bariz antibakteriyel yetenek sergilediğine ve antibiyotiklerin aktivitesini arttırdığına dair artan kanıtlar vardır (Ma ve diğerleri, 2010) ve bazılarının antibiyotiği azalttığına dair kanıtlar vardır. direnç (Wu ve diğerleri, 2008). Enfeksiyon hastalıklarında TCM tedavisi, bol kaynak, makul fiyat, çok bileşenli, çok hedefli ve tıbbi sinerji gibi birçok avantaja sahiptir. Bu nedenle TCM tedavisi, antibiyotik direnci sorununu çözmede etkili yöntemlerden biri olabilir.

    Tablo 1. TCM bitkilerinin aktif bileşenleri.

    Tablo 2. TCM ekstraktlarının antibakteriyel aktivitesi.

    TCM Bitkilerinin Monomerinin Antibiyotik Dirençli Bakteri Aktivitesi Üzerindeki İnhibisyon Aktivitesi

    Bazı TCM bitkilerinin tek bileşenleri antibakteriyel aktivite gösterir. Alves et al. ana yağ bileşiğinin (linalool) antimikrobiyal aktivitesini göstermiştir. kişniş sativum karşısında Acinetobacter baumannii (A. baumannii) ve planktonik hücreler ve biyofilmler üzerindeki rollerini değerlendirdi. A. baumannii farklı yüzeylerde, ayrıca yapışma ve QS üzerindeki etkisi. Linalool biyofilm oluşumunu engelledi, yerleşik biyofilmleri dağıttı A. baumannii, yapışmasını değiştirdi A. baumannii yüzeylere ve QS sistemine müdahale etti (Alves ve diğerleri, 2016). Ek olarak, aynı TCM bitkilerinin çoklu elementleri benzer antibakteriyel aktivite gösterir. (E)-anetol, anisil aseton, anisil alkol ve anisil aldehit, özütlerinden tanımlanmıştır. Illicium verum, 27 dahil olmak üzere 67 klinik antibiyotiğe dirençli izolata karşı sinerjik antibakteriyel aktivite sergiler. A. baumannii, 20 Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) ve 20 MAS, bu üç bileşiğin aktif bileşenler olabileceğini gösterir. Illicium verum antibakteriyel aktiviteye sahiptir (Jyh-Ferng ve diğerleri, 2010 Tablo 1).

    Aynı ailedeki farklı TCM bitkileri için aynı antibakteriyel aktif bileşenler olabilir. Sarkisyan et al. aynı aile türünden izole edilmiş beş ikincil metabolit Hypericum densiflorum, Hypericum ellipticum, Hypericum prolificum, ve hipericum punktatumhepsi bakteri üremesini ve biyofilm üretimini inhibe etti. 3-geranil-1-(2-metilpropanoil) floroglusinol, 3-geranil-1-(2-metilbütanoil) floroglusinol, 2-geraniloksi-1-(2-metilpropanoil) floroglusinol, 2-geraniloksi-1- dahil olmak üzere beş bileşik (2-metilbütanoil) floroglusinol ve 2-geraniloksi-4,6-dihidroksibenzofenon, düşük konsantrasyonlarda G-bakterilerine ve biyofilm oluşumuna karşı inhibitör aktivite göstermiştir (Sarkisyan ve ark., 2012 Tablo 1).

    Bazı Çin bitkisel bileşenleri, antibiyotiğe dirençli bakterilerin tıbbi antibiyotiklere duyarlılığını artırmak için duyarlılaştırıcı olarak kullanılabilir. Karabiberden izole edilen piperinin, mupirosinin antimikrobiyal aktivitesini arttırdığı gösterilmiştir. S. aureus etidyum bromür akışının inhibisyonu yoluyla MASA dahil suşlar (Mirza ve diğerleri, 2011). Ayrıca Schmidt ve ark. (2016), vankomisine dirençli bakterilerin neden olduğu tanımlanmış lokal bakteriyel enfeksiyonlar için gentamisin ile birlikte uygulamada glisirizik asidin terapötik potansiyelini ortaya çıkarmıştır. enterokok glisirizik asidin gentamisin antimikrobiyal aktivitesini antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı geliştirdiğini gösteren suşlar (Tablo 1).

    TCM Bitkilerinin Ekstraktlarının İlaca Dirençli Bakteri Aktivitesi Üzerindeki İnhibisyon Rolleri

    Araştırmacılar, uçucu yağ, su özütü ve etanol özütü gibi farklı çözücüler uygulayarak TCM bitkilerinden antibiyotiğe dirençli bakterilerin aktif özlerini izole ediyor. Coutinho et al. (2010), etanol özütünün Momordica charantia L. (Cucurbitaceae), Metisiline dirençli antibiyotik aktivitesini gösterdi. stafilokok aureus (MRSA) suş, etanol ekstraktının aminoglikozitler üzerindeki güçlendirici etkisini gösterir. Aynı TCM heblerinden farklı özler olsa da, benzer aktivite gösterirler. Metanol özütü, etanol özütleri ve bütanol özütü fraksiyonları Withania somnifera (L) Dunal'ın çoklu ilaca dirençli (MDR) hastalığa karşı etkili olduğu bulundu S. aureus suşları (Datta ve diğerleri, 2011). Bununla birlikte, bazı TCM bitkileri için, aynı TCM bitkilerinin farklı özleri, farklı antibiyotiğe dirençli bakteriler için farklı antimikrobiyal aktivite sergileyebilir. etanol özü Hypericum perforatum L. karşı güçlü antimikrobiyal aktivite gösterir. S. mutans, S. sobrinus, Lactobacillus plantarum (L. plantarum), ve enterokok faecalis (E. dışkı). Su özleri karşı güçlü antibakteriyel aktivite gösterir. S. sobrinus ve L. plantarum ve karşı ılımlı aktivite uygulamıştır. S. mutanlar ve E. dışkı. Hem etil asetat hem de n-butanol özütleri Hypericum perforatum L. karşı antimikrobiyal aktivite sergiler. L. plantaru (Süntar ve diğerleri, 2015 Tablo 2).

    TCM ekstraktlarının kimyasal bileşenleri karmaşıktır. Bazı TCM bitkileri antibiyotiğe dirençli bakterileri önleyebilse de, bakteriyostatik konsantrasyonları nispeten yüksektir ve bu da klinik uygulanabilirliğin azalmasına neden olur. Bu nedenle, birçok araştırmacı, gelişmiş teknikler kullanarak antibiyotiğe dirençli bakteriler üzerinde TCM uygulamasını teşvik etmek için TCM ekstraktlarının aktif bileşenlerini tanımladı. Luo et al. (2014), fonksiyonel bileşenlerinin olduğunu bulmak için kimyasal parmak izini kullanır. Rhizoma coptidis (Coptis chinensis Franch. Çince'de Huanglian) tarafından indüklenen ilaç direncine karşı yetenek sergileyen alkaloidlerdir. NorA gen. yapraklarından elde edilen etil asetat özleri Ejderha kavun Dao (Blanco) Merr. & Rolfe ampisilin direnci üzerinde bariz antibakteriyel aktivite sergilemek E. koli. Ayrıca, Xu ve ark. (2019), etil asetat ekstraktlarından izole edilen flavonoidlerin ve fenolik asitlerin, sıvı kromatografisinin kütle spektrometrisi kullanılarak aktif bileşenler olduğunu ortaya koydu (Tablo 2).


    Antibiyotik Direncini Tersine Çevirmek İçin Transdüksiyonu Kullanmak? - Biyoloji

    Tatil sezonunda Kim, Liz ve ben blog yazmaya kısa bir ara veriyoruz. Geçen yılki favori yazılarımızdan bazılarını yayınlıyoruz. İşte onlardan biri, orijinal olarak 27 Mayıs 2015'te yayınlandı:

    On yıldan fazla bir süredir biyolog Mariam Barlow, antibiyotiklerin dönüşümlü olarak uygulanmasının antibiyotik direncine bir çözüm olabileceği teorisi üzerinde çalışıyor. Yıllarca süren araştırmalardan sonra Barlow'un çok fazla verisi vardı, ancak hepsini anlamlandırmak için daha kesin bir yola ihtiyacı vardı - hastaları tedavi etmek için kolayca kullanılabilecek kadar spesifik bir şey. Böylece bir matematikçi ekibiyle güçlerini birleştirdi. Ve şaşırtıcı sonuçlar, dünya çapında çok büyük bir sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.

    Özetle, biyologlar ve matematikçilerden oluşan ekip, bir yol haritası oluşturan bir yazılım programı geliştirdi. ters Bakterilerde antibiyotik direncinin evrimi. PLOS ONE dergisinde bu ayın başlarında yayınlanan bir çalışmada, antibiyotik direncinin evrimsel saatini geri çevirme olasılığı en yüksek olan optimal antibiyotik döngü modellerini belirleyen bir matematiksel model ortaya çıkardılar. Kaliforniya Üniversitesi-Merced Doğa Bilimleri Okulu'nda evrimsel biyolog ve doçent olan Barlow, kendisinin ve diğer araştırmacıların, direnci tersine çevirebilecek ve bakterileri Dünya'da gözlemlenen bir duruma geri döndürebilecek antibiyotik döngüleri bulduğunu söyledi. 1960'lar — araştırmacıların "vahşi tip durumu" dediği bir durum. Dolayısıyla, her şeyi mümkün kılan yazılımın uygun bir şekilde “Time Machine” olarak adlandırılmış olması şaşırtıcı değil.

    Barlow, "Evrimsel biyolojide (antibiyotik direncine) cevaplar aramamız mantıklı" dedi. "Bakteriler evrimleşmede çok iyi - ve muhtemelen henüz bilmediğimiz yeni yollar bulacaklar - ancak gördüklerimize dayanarak, bu başa çıkabileceğimiz bir şey. Antibiyotik direnci üstesinden gelebileceğimiz bir şey.”

    Araştırma, artan antibiyotik direncine karşı koordineli ve iyi finanse edilmiş bir yanıt olmadan, tıbbın en etkili, hayat kurtaran araçlarından bazılarını kaybedebileceğine dair yaygın bir endişe zamanında geliyor. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, her yıl yaklaşık 2 milyon kişi antibiyotiğe dirençli bakterilerle enfekte oluyor ve en az 23.000 kişi bu tür enfeksiyonlar nedeniyle ölüyor. Örneğin, geçen yıl CDC, antibiyotiğe dirençli gonore gelişimini "acil bir halk sağlığı tehdidi" olarak tanımladı ve cinsel yolla bulaşan hastalığı tedavi etmek için seçeneklerimizin tükenebileceği konusunda uyarıda bulundu. Ayrıca federal düzeyde, Beyaz Saray kısa süre önce ilk “Antibiyotik Dirençli Bakterilerle Mücadele Ulusal Eylem Planı”nı yayınladı ve 2016 mali yılı bütçe teklifinde, Başkan Obama antibiyotik direncine çözüm bulmak için federal fonların iki katına çıkarılmasını tavsiye ederek 1,2 milyar dolara (yıllık bir miktar) Tabii ki, bu tavsiyenin Kongre'den geçmesi gerekiyor). Antibiyotik direncinin ölümcül sonuçları olan büyük bir sorun olduğu konusunda herkes hemfikirdir.

    Neyse ki Barlow ve meslektaşları, yalnızca dirençle mücadele etmekle kalmayan, aynı zamanda mevcut antibiyotiklerin etkinliğini korumaya yardımcı olan bir cevap bulmuş olabilirler. Ve işte bunu nasıl yaptılar. Araştırmacılar laboratuvarda bakteri yarattı, onu 15 farklı antibiyotiğe maruz bıraktı ve büyüme oranlarını ölçtü. Bu ölçümleri kullanarak, biyologlar ve matematikçilerden oluşan ekip, bakterileri zararsız durumuna geri döndürmek için gereken mutasyon olasılığını hesapladı. Bir seferde altı antibiyotiği dönüşümlü olarak test ettiler ve antibiyotik direncinin gelişimini tersine çevirmek için en olası döngü stratejilerini bulmak için binlerce ölçüm hesapladılar.

    Araştırmacılar sonunda, Time Machine yazılımının ve matematiksel temellerinin, direnci tersine çevirme olasılığı en yüksek olan optimal bir antibiyotik döngüsü planını hızlı ve daha kesin bir şekilde oluşturmanın umut verici bir yolu olduğu sonucuna vardılar. Basitçe söylemek gerekirse, yazılım bir çöpçatandır - direncin evrimini en iyi şekilde yönetmek ve nihayetinde hastayı iyileştirmek için hangi antibiyotiğin hangi mutasyonla hangi zamanda gittiğini hesaplar.

    Ve Barlow bana bu tür bir kesinliğin tıpta mutlaka norm olmadığını hatırlattı. Yanlış antibiyotik reçetesi antibiyotik direncinin ana itici gücü olsa da, hızlı antibiyotiğe dirençli teşhislerdeki mevcut kıtlık, doktorların genellikle herhangi bir laboratuvar sonucunu görmeden hasta bir hastayı tedavi etmeye başlamaktan başka seçeneği kalmadığı anlamına gelir. Bununla birlikte, antibiyotik döngüsü daha iyi, daha düzenli bir tedavi planı yapmak için bu sürece rehberlik edebilir - "bu, herhangi bir hastanenin erişebileceği ve ampirik tedavinin daha güvenilir olmasına yardımcı olabilecek bir yaklaşım" dedi Barlow.

    PLOS ONE çalışmasında yazarlar Barlow, Kristina Crona, Portia Mira, Devin Greene, Juan Meza ve Bernd Sturmfels şunları yazıyor:

    Antibiyotik tüketiminin genel olarak azaltılması veya antibiyotiklerin periyodik rotasyonları (döngü) yoluyla belirli bir süre için spesifik antibiyotiklerin kullanımını durdurarak veya azaltarak direnç genlerini klinik ortamlardan uzaklaştırma çabaları, gerçekten güvenilir veya tekrarlanabilir bir şekilde çalışmadı. çalışsalardı şaşırtıcı olurdu.

    Antibiyotik direnci kaçınılmaz olduğu için, sadece kaçınılmazlığını kabul etmek ve sonuçlarını hafifletmek için yöntemler geliştirmek mantıklıdır. Makul bir yaklaşım, antibiyotik kullanımını değiştirmektir. Bu pek çok şekilde uygulandı ve optimal süreyi, karıştırmaya karşı döngüyü ve antibiyotik döngülerinin ne kadar rahat olabileceğini ve planlandığı gibi hala işlev görebileceğini modellemek için yeni çalışmalar var. Bununla birlikte, bu modellerin hiçbiri, optimal bir antibiyotik dizisini tasarlamak için bir yöntem geliştirmeye odaklanmamıştır.

    Time Machine yazılımının yapmaya çalıştığı şey tam olarak budur. Barlow, bahsedilen çalışmada belirtildiği gibi, antibiyotik döngüsü daha önce çalışılmıştı, ancak farkı yaratanın evrimsel biyoloji ve matematiğin evliliği olduğunu söyledi.

    Barlow, "Uyarlanabilir manzaralar teorisini aldık ve onu verilerimizi düzenlemek için bir temel olarak kullandık ve bu organize veri tarzıyla, bir matematikçi ekibi bir model geliştirebildi" dedi. “Yerine düşen harika şeylerden sadece biri.”

    Amerikan Üniversitesi Matematik ve İstatistik Bölümü'nde yardımcı doçent olan ortak yazar Kristina Crona, antibiyotik döngüsü probleminin matematiğin biyolojideki rolünü mükemmel bir şekilde gösterdiğini belirtti. Ne yazık ki, iki alanın birlikte çalışma konusunda güçlü bir geleneği olmadığını söyledi.

    “Antibiyotikleri mümkün olduğu kadar iyi nasıl kullanabiliriz? Hangi ilaç dizisi en iyi olurdu? En iyi tedavi planını nasıl buluruz?” diye sordu. “Bunların hepsi çok niceliksel sorunlar. Tıbbı ve biyolojiyi matematiğe yaklaştırabilirsek her türlü avantajı sağlayacağını düşünüyorum.”

    Barlow, elbette nihai hedefin, doktorların ve sağlık hizmeti sağlayıcılarının klinik bir ortamda kolayca kullanabilecekleri bir bisiklet protokolü oluşturmak olduğunu söyledi. Bu çeviri sürecini başlatmak için Barlow ve meslektaşları, dirençli izolatları toplamak ve antibiyotik direnci gelişimi ile personel tarafından reçete edilen antibiyotikler arasındaki ilişkiyi analiz etmek için Merced'deki bir hastaneyle işbirliği yapıyor.

    Barlow, "Çalışmaya çok fazla harika yanıt aldım, neredeyse bunaltıcı" dedi. "Uzun zamandır üzerinde çalıştığımız bu fikir - insanların anlayabileceği ve heyecan duyabileceği bir düzeye ilerlediğini görmek çok tatmin edici."

    Çalışmanın tam bir kopyasını okumak için PLOS ONE'ı ziyaret edin. Antibiyotik direnci hakkında daha fazla bilgi edinmek için Antibiyotikleri Çalışmaya Devam Et sayfasını ziyaret edin.

    Kim Krisberg is a freelance public health writer living in Austin, Texas, and has been writing about public health for more than a decade.


    Down with the (antibiotic) resistance!

    Phages force problem bacteria to expose themselves to antibiotics.

    How do you stop a superbug from fighting an antibiotic? Try giving it another enemy.

    Acinetobacter baumannii is a bacterium fairly commonly found in hospitals that can cause infections in the lungs, blood and urinary tract. This fast-mutating bug easily overcomes antibiotics, so it’s difficult to manage.

    Now, a team from Australia’s Monash University, led by Fernando Gordilla Altamirano, has found a way to reverse antibiotic resistance in A. baumannii by using phages to trick the bacteria into letting down their guard.

    Key research points

    • Antibiotic resistance can be reversed using phages
    • Phages use bacterium A. baumannii’s protective layer as an entry target
    • A. baumannii mutates to defend against phage attack
    • Mutations lead to loss of protective layer and allow antibiotic entry

    Phages are viruses that target bacteria specifically by injecting viral components into the bacterium to kill it. They’re well-established as useful tools for overcoming antibiotic resistance, but it hasn’t always been clear exactly why.

    In a paper published in Nature Microbiology, the authors describe the mechanism by which phages achieve this. The phages attack A. baumannii, forcing it to mutate out of defence, thereby changing its protective layer enough to reverse resistance to the antibiotics.

    A. baumannii produces a capsule, a viscous and sticky outer layer that protects it and stops the entry of antibiotics,” says Gordillo Altamirano.

    The phages target the capsule layer by using it as their entry point. This forces the bacterium to stop making the layer, leaving it naked and exposed to antibiotics.

    “In an effort to escape from the phages, A. baumannii stops producing its capsule, and that’s when we can hit it with the antibiotics it used to resist,” says Gordillo Altamirano.

    This takes advantage of the fast-mutating nature of bacteria and turns A. baumannii’s strength into a weakness.

    “We have a large panel of phages that are able to kill antibiotic-resistant A. baumannii,” says co-author Jeremy Barr. “But this superbug is smart, and in the same way it becomes resistant to antibiotics, it also quickly becomes resistant to our phages.”

    The study focused on two specific phages called ΦFG02 and ΦCO01, which were able to help resensitise at least seven different antibiotics. They used mice models for the research, which provides exciting potential for the future.

    “The phages had excellent effects in experiments using mice, so we’re excited to keep working on this approach,” says Gordillo Altamirano.

    “We’re showing that phages and antibiotics can work great as a team.”

    After all, the enemy of my enemy is my friend.

    Spotlight: Antimicrobial resistance

      (AMR) is a big health concern
  • It occurs when germs mutate to resist medicines and antibiotics
  • This can lead to infections which extend hospital stays
  • Only use antibiotics at the direction of your health care provider
  • Deborah Devis

    Dr Deborah Devis is a science journalist at The Royal Institution of Australia.

    Bilim gerçeklerini okuyun, kurgu değil.

    Gerçekleri açıklamak, kanıta dayalı bilgiyi beslemek ve en son bilimsel, teknolojik ve mühendislik atılımlarını sergilemek için hiç bu kadar önemli bir zaman olmamıştı. Cosmos, insanları bilim dünyasıyla birleştirmeye adanmış bir yardım kuruluşu olan Avustralya Kraliyet Enstitüsü tarafından yayınlanmaktadır. Ne kadar büyük veya küçük olursa olsun, finansal katkılar, dünyanın en çok ihtiyaç duyduğu bir zamanda güvenilir bilim bilgilerine erişim sağlamamıza yardımcı olur. Lütfen bugün bağış yaparak veya bir abonelik satın alarak bize destek olun.

    Bağış yap

    Putting bacterial antibiotic resistance into reverse

    The use of antibiotics to treat bacterial infections causes a continual and vicious cycle in which antibiotic treatment leads to the emergence and spread of resistant strains, forcing the use of additional drugs leading to further multi-drug resistance.

    But what if it doesn't have to be that way?

    In a presentation at the American Society for Biochemistry and Molecular Biology's annual meeting, titled "Driving backwards the evolution of antibiotic resistance," Harvard researcher Roy Kishony will discuss his recent work showing that some drug combinations can stop or even reverse the normal trend, favoring bacteria that do not develop resistance. The talk will be in Anaheim Convention Center Room 304D, on Sunday April 25 at 3:30 pm PST.

    "Normally, when clinicians administer a multi-drug regimen, they do so because the drugs act synergistically and speed up bacterial killing," Kishony explains. However, Kishony's laboratory has focused on the opposite phenomenon: antibiotic interactions that have a suppressive effect, namely when the combined inhibitory effect of using the two drugs together is weaker than that of one of the drugs alone.

    Kishony and his team identified the suppressive interaction in E. koli, discovering that a combination of tetracycline - which prevents bacteria from making proteins - and ciprofloxacin - which prevents them from copying their DNA - was not as good as slowing down bacterial growth as one of the antibiotics (ciprofloxacin) by itself.

    Kishony notes that this suppressive interaction can halt bacterial evolution, because any bacteria that develop a resistance to tetracycline will lose its suppressive effect against ciprofloxacin and die off therefore, in a population the bacteria that remain non-resistant become the dominant strain.

    While such a weakened antibiotic combination is not great from a clinical standpoint, the Kishony lab is using this discovery to set up a drug screening system that could identify novel drug combinations that could hinder the development of resistance but still act highly effectively.

    "Typical drug searches look for absolute killing effects, and choose the strongest candidates," he says. "Our approach is going to ask how these drugs affect the competition between resistant versus sensitive bacterial strains."

    To develop such a screen, Kishony and his group first had to figure how this unusual interaction works.

    "Fast growing bacteria like E. koli are optimized to balance their protein and DNA activity to grow and divide as quickly as the surrounding environment allows," Kishony explains. "However, when we exposed E. koli to the ciprofloxacin, we found that their optimization disappeared."

    "We expected that since the bacteria would have more difficulty copying DNA, they would slow down their protein synthesis, too," Kishony continues. "But they didn't they kept churning out proteins, which only added to their stress." However, once they added the tetracycline and protein synthesis was also reduced in the E. koli, they actually grew better than before. They then confirmed the idea that production of ribosomes - the cell components that make proteins - is too high under DNA stress by engineering E. koli strains that have fewer ribosomes than regular bacteria. While these mutants grew a more slowly in normal conditions, they grew faster under ciprofloxacin inhibition of DNA synthesis.

    Kishony notes that their preliminary work on the development of a screen for drugs that put resistance in a disadvantage looks promising, and hopes that it would lead to the identification of novel drugs that select against resistance.


    Transduction, Plasmids, and the Foundation of Biotechnology

    Between 1947 and the mid-1950s, Joshua Lederberg and his collaborators in the Department of Genetics at the University of Wisconsin described a steady stream of important experimental techniques and results which transformed the science of bacterial genetics and helped define the classical era of molecular biology. Their most important discoveries were that of transduction--the transfer of genetic fragments from one cell to another by a virus--and of extra-chromosomal genetic particles called plazmitler. Lederberg has invoked the excitement and enduring mysteries of the field at the time: "We were exploring a completely new territory that we only dimly understood. We weren't looking for transduction--we bumped into it. We weren't looking for plasmids--we bumped into them. Every time we turned around we found something unexpected." Yet, these serendipitous discoveries confirmed that bacterial cells differ in fundamental ways from cells in higher organisms, and laid the foundation for genetic engineering and modern biotechnology.

    After Lederberg took up his first faculty position at the University of Wisconsin in 1947, he and the other members of his small laboratory, in particular his wife, microbiologist Esther Zimmer, and graduate students Norton Zinder and Larry Morse, expanded the systematic search for genetic recombination in bacteria by looking for it in Salmonella, a cousin of Escherichia koli which was of considerable medical interest because of its virulence. By the early 1950s they had pioneered methods for using penicillin and streptomycin to select for antibiotic resistance as an additional genetic marker in nutritional mutants. Streptomycin-resistance proved especially important because Lederberg was able to use it to quickly identify strains that were fertile and able to mate, until then a laborious procedure. Another important genetic marker isolated by Lederberg was that for Beta-galactosidase, a group of enzymes that enable bacteria to ferment the sugar lactose. This work presaged Jacque Monod's use of Beta-galactosidase some years later in formulating his theories on the mechanism of genetic expression and control in E. koli.

    During the same period in the early 1950s, Lederberg and Zimmer developed a procedure, replica plating, which made possible the selection of mutants that were resistant to antibiotics or to bacterial viruses (called bacteriophages, veya phages for short) without exposing them to the selective agent, the drug or the phage. They transferred impressions of a large number of bacterial colonies from a master plate, a circular glass dish where they had been cultured on growth media, to other, sterile plates (sterile meaning they contained not bacterial colonies of their own). For this they at first used blotting paper (numerous pieces of which can be found taped into his laboratory notebooks), then a beaker full of toothpicks, and finally velveteen cloth, which was pressed onto the colonies on the master plate, picking up members of colonies in their original spatial layout, which was then pressed onto the secondary plates, producing a copy, or replica, of the lawn of bacterial colonies on the master plate. The selective agent was spread on the secondary plates, which meant that only resistant colonies were able to grow on them. Their locations on the master plate could be inferred from their congruent location on the secondary plate. More colonies could be transferred from their locations of origin on the master plate, and the process repeated, until all resistant colonies on the master plate had been isolated.

    Replica plating confirmed that drug or phage resistance in bacteria was the result of a genetic mutation, and not a physiological adaptation to the presence of the selective agent. It discredited Lamarckian interpretations, still held by some scientists including Nobel laureate Sir Cyril Hinshelwood, that characteristics in bacteria such as drug resistance were acquired under adverse environmental influences, for instance the presence of antibiotics, and were then imprinted into the bacterial genome. As a laboratory technique, replica plating became widely used for genetic studies of large populations of bacteria.

    Most notably, Lederberg and Zinder in 1951 uncovered a third mechanism of genetic transfer in bacteria, in addition to the mechanisms of transformation, discovered by Oswald Avery, and of mating, discovered by Lederberg himself. Lederberg named it transduction, from the Latin transducere, to lead across. Lederberg and Zinder had observed conjugation in several nutritional and drug-resistant mutants of Salmonella. Now they wanted to undertake a reverse test to ascertain that their results indeed reflected genetic recombination. They used a glass tube, bent into a U-shape and fitted with an extremely fine glass filter at the crook, and filled it with broth containing none of the nutrients their Salmonella mutants needed to grow. They then added one mutant parent strain to each arm, and pumped the broth back and forth through the filter. They expected to find no recombinants, because as Bernard Davis had recently shown the year before by using the same U-shaped device, the bacterial cells in Lederberg's original crossing experiments had to be in direct contact with one another for conjugation to take place.

    To their surprise, several bacteria nonetheless appeared and multiplied, an indication that recombination had occurred and had enabled each mutant strain to compensate for the nutritional deficiencies of the other. Obviously, a biological agent small enough to pass through the filter was at work. When they purified the agent, they found that it did not consist of pure deoxyribonucleic acid (DNA), Avery's transforming principle, or ribonucleic acid (RNA), because it was unaffected by enzymes that cleave these two nucleic acids. Instead, it proved to be a bacteriophage. NS Salmonella Lederberg and Zinder had used turned out to be lysogenic: it had been infected many generations ago by a phage, whose viral DNA had been integrated into the chromosome of its bacterial host and had replicated along with the host chromosome. During the experiment the viral DNA had induced the synthesis of new phage within some of the Salmonella hosts, followed by the bursting, or lysis, of the host cell and the release of phage into the broth. Prior to lysis, the phage particles had picked up random snippets of host DNA, which they now carried across the filter (the phage were small enough to pass through) to the other arm of the test tube, there to infect other Salmonella bacteria and insert the fragments of bacterial DNA, along with their own viral genes, into the chromosomes of their new hosts. The phage had acted as a vector for bacterial genes. In this manner, Lederberg and Zinder concluded, the newly-infected mutant bacteria had acquired the genes that made up for their mutual genetic (nutritional) defects.

    The discovery of transduction was of fundamental scientific significance. It foretold William Hayes' discovery in 1952 that recombination in prokaryotes, cells without a clearly defined nucleus and with only a short segment of double-stranded DNA as their genetic material (such as bacteria), was a fragmentary process, meaning that these cells did not merge their complete genomes but only fragments thereof. This was in contrast to eukaryotes, the more complex cells of higher organisms, which have a nucleus encapsulated by a membrane as well as chromosomes on which DNA is associated with various proteins in an intricate conformation. Eukaryotic cells reproduce by endowing their two daughter cells with full complements of the chromosomes of their parents. The differentiation between prokaryotes and eukaryotes, to which Lederberg's transduction experiment contributed in crucial ways, became one of the founding concepts of molecular biology.

    Transduction was of equal consequence in medicine and biotechnology. It broadened conceptions about the composition, action, and biological significance of viruses. As an experimental technique, it helped researchers map bacterial chromosomes in fine detail. It explained how bacteria acquired genes that made them resistant to drugs much more quickly than the natural rate of genetic mutation and natural selection would allow: they simply picked up such genes from another strain by way of a viral medium.

    Transduction also played an essential role in the development of genetic engineering. Although the term was unknown at the time, the fact that the Genetics Department in which Lederberg held tenure was part of the University of Wisconsin's College of Agriculture made him well aware of the many practical applications of genetic research. That transduction could be similarly used to manipulate genes did not escape him. During the 1970s scientists learned to direct bacterial viruses to pick up pieces of DNA with a known sequence of nucleotides (and thus with a known function) and insert them into a bacterial chromosome, where they functioned in the same manner as the host's genes. During the 1990s, the use of viral vectors to deliver healthy genes to cells lacking such genes became the basis of gene therapy. Lederberg himself advanced the development of the biotechnology industry in the United States from its beginning by serving as a consultant to the Syntex Corporation and the Cetus Corporations, commercial pioneers in the field, between 1961 and 1978.

    A second important factor in the growth of biotechnology was Lederberg's discovery that bacteria contain ring-shaped, extrachromosomal pieces of DNA, which he named plazmitler. Plasmids replicate independently of the chromosomes and transmit genes that specify functions not essential for cell growth. One such function is conjugation, which takes place only in bacterial strains carrying the so-called F plasmid. (The strain Lederberg first used in his mating experiments in 1945 lacked this plasmid.) Another is the production of enzymes, a property that would make plasmids an important tool for genetic engineering. During the 1970s, scientists succeeded in cleaving plasmids at specific locations with the help of so-called restriction enzymes, and in splicing into them foreign pieces of DNA, such as the gene for human insulin. Once closed up and reinserted into the bacterium, the altered plasmid directed the bacterium and its progeny (which inherited the engineered plasmid) to produce insulin for medical treatment, the first such drug created through genetic engineering.


    Videoyu izle: AYLİN KOCAMAN: BAKTERİLERİN DİRENCİ - ANTİBİYOTİKLERİN DİRENCİ (Mayıs Ayı 2022).