การสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ว่าจุลินทรีย์กลายพันธุ์สามารถให้เบาะแสในการต่อสู้กับการดื้อยาปฏิชีวนะ
การเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในพฤติกรรมของจุลินทรีย์สามารถเร่งวิวัฒนาการได้
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ – เรียกว่าสวิตช์ฟีโนไทป์ – สามารถส่งเสริมการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ช่วยให้จุลินทรีย์สามารถอยู่รอดในสภาพแวดล้อมของพวกเขาได้ดีขึ้น นักวิจัยรายงานออนไลน์ 19 มกราคมที่ BioRxiv.org Bartlomiej Waclaw นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระกล่าวว่า การทำความเข้าใจว่าจุลินทรีย์มีวิวัฒนาการอย่างไร “มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดื้อยาปฏิชีวนะ”
Waclaw และเพื่อนร่วมงานใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อดูว่าฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต ในกรณีนี้ พฤติกรรมการเติบโตของมัน อาจส่งผลต่อการแต่งพันธุกรรมหรือจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมที่ไม่เปลี่ยนแปลง นักวิจัยแนะนำว่าการทดลองนี้สามารถแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียทำซ้ำและพัฒนาไปถึงสภาวะที่ทนต่อยาปฏิชีวนะได้อย่างไร
ในรูปแบบคอมพิวเตอร์ พฤติกรรมการเติบโตแบบหนึ่งบังคับให้เซลล์อยู่ในที่ที่เรียกว่า “หุบเขาแห่งการออกกำลังกาย” ซึ่งเป็นสถานที่ที่จุลินทรีย์ไม่สามารถอยู่รอดได้ดี พฤติกรรมอื่นๆ ทำให้เซลล์สามารถเคลื่อนที่ไปรอบๆ หุบเขาได้โดยไม่ได้รับบาดเจ็บ เซลล์ที่รอดชีวิตจากการเดินทางทั้งหมดได้เกิดการกลายพันธุ์ขึ้นตลอดทาง โดยการสุ่มสลับไปมาระหว่างพฤติกรรมทั้งสอง เซลล์สามารถหลีกเลี่ยงหุบเขาแห่งความตายและเด้งกลับอย่างแข็งแกร่งยิ่งขึ้น โดยได้รับการกลายพันธุ์ทางวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วซึ่งดีที่สุดสำหรับการเอาชีวิตรอดในสภาพแวดล้อม
ในสถานการณ์จริง การสุ่มทำฟีโนไทป์สามารถช่วยให้แบคทีเรียสามารถต้านทานยาปฏิชีวนะได้นานพอที่จะพัฒนาการกลายพันธุ์ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ ทีมงานสรุป แบคทีเรียที่มีการตอบสนองทางพฤติกรรมที่เหมาะสมที่สุดต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม เช่น การนำยาปฏิชีวนะมาใช้ อาจมีวิวัฒนาการการกลายพันธุ์ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะได้ค่อนข้างเร็ว — ในช่วงเวลาตั้งแต่ 10 ถึง 100 รุ่น ไม่ใช่หลายล้านรุ่น Waclaw กล่าว
การค้นพบชี้ให้เห็นถึงแนวทางใหม่ในการต่อสู้กับการดื้อยาปฏิชีวนะ
การป้องกันแบคทีเรียจากการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่โดยทันทีด้วยการบังคับเปลี่ยนพฤติกรรมของพวกมัน อาจเป็นวิธีที่จะรักษาโรคจากแบคทีเรียร่วมกับยาปฏิชีวนะได้ Waclaw กล่าว ตัวอย่างเช่น การบังคับแบคทีเรียผ่านหุบเขาฟิตเนส จะเป็น “หนทางที่ช้าและเจ็บปวดมากสำหรับพวกเขา” เขากล่าว
นักวิจัยคนอื่นๆ สงสัยว่าการทดลองนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไรในสภาพแวดล้อมที่เป็นธรรมชาติ Glen D’Souza นักจุลชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการที่ Max Planck Institute for Chemical Ecology ในเมือง Jena ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า “ธรรมชาติอาจไม่ธรรมดาอย่างที่คิด
สภาพแวดล้อมมักจะเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอโดยธรรมชาติไม่คงที่ เขากล่าว แม้ว่าผลลัพธ์จะเป็นการคาดการณ์ที่ดี แต่ก็จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเชิงทดลองเพิ่มเติม
นักวิจัยเห็นด้วย และคิดว่าสิ่งสำคัญคือต้องค้นพบวิธีต่างๆ ที่แบคทีเรียพัฒนาการดื้อยาปฏิชีวนะ ผู้เขียนร่วมการศึกษา Andrew Tadrowski นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระกล่าว จุลินทรีย์ที่ดื้อยาเป็นอันตรายต่อการรักษาและป้องกันการติดเชื้อบางชนิด “การระบุกลไกสำคัญที่จุลินทรีย์ใช้ในระหว่างกระบวนการวิวัฒนาการสามารถใช้เพื่อหยุดหรือชะลอการวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ที่ไม่ต้องการได้” เขากล่าว
ผู้ชายเกือบทั้งหมด ไม่ว่าจะทานโอลาพาริบหรือยาฮอร์โมนมาตรฐานก็ตาม รายงานผลข้างเคียง เช่น โรคโลหิตจาง คลื่นไส้ หรือเมื่อยล้า อย่างไรก็ตาม ผู้ที่ได้รับ olaparib มีอัตราภาวะโลหิตจางสูงกว่าและรายงานผลข้างเคียงที่รุนแรงกว่า
การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าสำหรับผู้ป่วยที่มีการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงเหล่านี้ สารยับยั้ง PARP เช่น olaparib อาจทำงานได้ดีกว่าการรักษาด้วยฮอร์โมนชนิดอื่น William Dahut ผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้องอกวิทยาและผู้อำนวยการด้านการวิจัยทางคลินิกของ Center for Cancer Research ใน Bethesda กล่าว นพ.
อย่างไรก็ตาม การทดสอบผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากสำหรับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมนั้นไม่ใช่เรื่องปกติ เว้นแต่มะเร็งจะเริ่มแพร่กระจายไปทั่วร่างกาย เขากล่าว “ฉันคิดว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่การทดสอบผู้ชายอีกหลายคนเพื่อดูว่าพวกเขามีความผิดปกติทางพันธุกรรมหรือไม่”
หากผู้ชายได้รับการทดสอบสำหรับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ แพทย์อาจสามารถคาดการณ์ได้ว่าผู้ป่วยรายใดอาจได้รับประโยชน์จากการเริ่มใช้ยาที่ยับยั้ง PARP ได้เร็วกว่า Dahut กล่าวว่า “อย่างน้อยก็เป็นไปได้ว่าการใช้ยาเหล่านี้ก่อนหน้านี้อาจส่งผลกระทบมากขึ้น
