ยาปฏิชีวนะช่วยชีวิตคนนับไม่ถ้วนตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา ทว่าสำหรับเชื้อโรคที่พวกมันฆ่าได้ ยาปฏิชีวนะนั้นเป็นศัตรูที่มีมาแต่โบราณ เป็นศัตรูที่พวกมันเชี่ยวชาญการต่อสู้อยู่แล้ว
ปรากฎว่าการแพร่กระจายของการดื้อยาปฏิชีวนะอาจไม่ถูกจำกัดอย่างที่เราคิด ซึ่งทำให้สายพันธุ์ต่างๆ เข้าถึงการดื้อยาปฏิชีวนะได้ง่ายกว่าที่เราเชื่อในรุ่นก่อนๆ
การค้นพบนี้มาจากการศึกษาโดย Jan Zrimec นักวิจัยด้านชีวสารสนเทศศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Chalmers ในสวีเดน ซึ่งมองหาสัญญาณของการเคลื่อนที่ท่ามกลางองค์ประกอบของ DNA ที่เรียกว่าพลาสมิด
หากจีโนมเป็นตำราอาหาร พลาสมิดอาจถูกจินตนาการว่าเป็นเศษกระดาษที่มีสูตรอาหารอันล้ำค่าที่ถูกขโมยมาจากเพื่อนและญาติ หลายๆ รายการมีคำแนะนำในการทำวัสดุที่สามารถช่วยให้แบคทีเรียอยู่รอดได้ภายใต้สภาวะตึงเครียด
และสำหรับแบคทีเรีย การรับประทานยาปฏิชีวนะในปริมาณหนึ่งจะทำให้เกิดความเครียดพอๆ กับการได้รับ
ในขณะที่เราใช้มันเป็นยารูปแบบหนึ่งมาเป็นเวลากว่าร้อยปีแล้ว ความจริงก็คือเราเพียงแต่ได้รับแรงบันดาลใจจากการแข่งขันทางอาวุธของจุลินทรีย์ที่อาจเก่าแก่พอๆ กับชีวิต
เนื่องจากจุลินทรีย์สายพันธุ์ต่างๆ ปรุงแต่งวิธีการใหม่ๆ เพื่อขัดขวางการเจริญเติบโตของคู่แข่งแบคทีเรียในแต่ละยุคสมัย แบคทีเรียจึงมีวิธีใหม่ๆ ในการเอาชนะพวกมัน
มาตรการป้องกันเหล่านี้มักจะถูกเก็บรักษาไว้ในการเข้ารหัสของพลาสมิด ซึ่งช่วยให้เซลล์แบคทีเรียแบ่งปันความต้านทานได้อย่างง่ายดายผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการผันคำกริยา หากคำนั้นกระตุ้นให้เกิดความคิดถึงการเผชิญหน้ากันระหว่างการเยี่ยมเรือนจำ คุณจะต้องขยายจินตนาการของคุณให้ไกลออกไปอีกเล็กน้อยเพื่อนึกภาพ... ระหว่างสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
เพื่อให้พลาสมิดมีการกระจายอย่างกว้างขวางระหว่างเซลล์ในลักษณะแฮงค์กี้แพนกี้ของแบคทีเรีย พลาสมิดจำเป็นต้องมีบริเวณรหัสพันธุกรรมที่เรียกว่าต้นกำเนิด-ของ-ลำดับการถ่ายโอนหรือต้นกำเนิด
ลำดับนี้คืออะไรเข้าไปมีส่วนร่วมกับเอนไซม์ซึ่งจะผ่าพลาสมิดที่เปิดออกเพื่อให้คัดลอกได้ง่าย จากนั้นจึงผนึกกลับอีกครั้ง หากไม่มี oriT สูตรลับของพลาสมิดก็ถูกกำหนดให้คงอยู่ในความครอบครองของเจ้าของ
ในอดีต เชื่อกันว่าพลาสมิดแต่ละตัวจำเป็นต้องมีทั้ง oriT และรหัสของเอนไซม์เพื่อที่จะได้ใช้ร่วมกันในการผันคำกริยา
ปัจจุบัน เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าเอนไซม์ไม่จำเป็นต้องจำเพาะเจาะจงกับลำดับ oriT ใดๆ ซึ่งหมายความว่าหากเซลล์แบคทีเรียมีพลาสมิดจำนวนมาก บางตัวอาจได้รับประโยชน์จากเอนไซม์ที่เข้ารหัสโดยตัวอื่น
หากเราต้องการสร้างแค็ตตาล็อกของพลาสมิดที่สามารถแบ่งปันได้ รวมถึงรายการที่มีคำแนะนำสำหรับการดื้อยาปฏิชีวนะ เราเพียงแค่ต้องรู้ว่ามีลำดับ oriT กี่รายการ
น่าเสียดายที่การค้นหาและการหาปริมาณลำดับเหล่านี้เป็นงานที่ต้องใช้เวลามากและลำบากมาก ดังนั้น Zrimec จึงได้พัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการค้นหา oriT โดยพิจารณาจากคุณลักษณะเฉพาะของคุณสมบัติทางกายภาพของการเข้ารหัส
เขาใช้การค้นพบของเขากับฐานข้อมูลพลาสมิดมากกว่า 4,600 ชนิด โดยคำนวณว่าพลาสมิดเคลื่อนที่ทั่วไปนั้นขึ้นอยู่กับความชุกของ oriT หรือไม่
ปรากฎว่าเราอาจอยู่นอกเหนือเครื่องหมายที่ว่าลำดับสำคัญนี้เกิดขึ้นได้บ่อยแค่ไหน โดยผลลัพธ์ของ Zrimec นั้นสูงกว่าการประมาณการครั้งก่อนถึงแปดเท่า
เมื่อคำนึงถึงปัจจัยการเปลี่ยนผ่านอื่นๆ อาจหมายความว่ามีพลาสมิดที่เคลื่อนที่ได้ในหมู่แบคทีเรียมีจำนวนมากกว่าที่เราจินตนาการไว้ถึงสองเท่า โดยมีแบคทีเรียสายพันธุ์จำนวนมากกว่าสองเท่าที่ครอบครองพวกมัน และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด
มีการค้นพบอีกประการหนึ่งที่ Zrimec ทำซึ่งทำให้เกิดความกังวล
"พลาสมิดอยู่ในกลุ่มการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันหรือกลุ่ม MOB ดังนั้นจึงไม่สามารถถ่ายโอนระหว่างแบคทีเรียชนิดใดก็ได้"Zrimec กล่าว-
อย่างไรก็ตาม การวิจัยของเขาในตอนนี้ชี้ให้เห็นถึงลำดับครึ่งหนึ่งของลำดับ oriT ที่เขาพบว่ามีเอนไซม์ผันคำกริยาที่เหมาะสมจากกลุ่ม MOB ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งบ่งชี้ว่าขอบเขตระหว่างสายพันธุ์แบคทีเรียอาจจะซึมผ่านพลาสมิดได้มากกว่าที่เราคิดเช่นกัน
ทั้งหมดนี้เป็นข่าวที่น่าหนักใจค่ะแสงแห่งการแข่งขันที่จะพัฒนาการบำบัดต้านเชื้อแบคทีเรียแบบใหม่-
"ผลลัพธ์เหล่านี้อาจบอกเป็นนัยว่ามีเครือข่ายที่แข็งแกร่งในการถ่ายโอนพลาสมิดระหว่างแบคทีเรียในมนุษย์ สัตว์ พืช ดิน สภาพแวดล้อมทางน้ำ และอุตสาหกรรม และอื่นๆ อีกมากมาย"Zrimec กล่าว-
"ยีนต้านทานเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแบคทีเรียหลายชนิดในระบบนิเวศเหล่านี้ และเครือข่ายสมมุติฐานอาจหมายความว่ายีนจากสภาพแวดล้อมทั้งหมดนี้สามารถถ่ายโอนไปยังแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ได้"
มันคือการแข่งขันทางอาวุธที่เราเข้าร่วมเพื่อช่วยชีวิต - ไม่เคยจินตนาการเลยว่าแบคทีเรียที่มีทักษะจะเข้ามาเทียบเคียงกับอำนาจการยิงของเราได้อย่างไร
เทคโนโลยีเช่นนี้จะช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าเรากำลังเผชิญอะไรอยู่ แล้วมันดูไม่สวยเลย
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในจุลชีววิทยา เปิด-
