Sistem pemusnahan diri pada bakteria TB boleh menyebabkan 'ubat yang sempurna'
Penyelidikan baru meneroka struktur mekanisme pemusnahan diri semula jadi yang terkandung dalam bakteria yang menyebabkan tuberkulosis pada manusia. Mengeksploitasi mekanisme ini menggunakan penemuan baru ini akan segera menghasilkan rawatan yang lebih baik.
Di Amerika Syarikat, lebih daripada 9.000 kes tuberkulosis (TB) berlaku pada tahun 2017.
Walaupun A.S. mempunyai salah satu kadar TB terendah di seluruh dunia, penyakit ini tetap menjadi salah satu daripada 10 penyebab utama kematian di seluruh dunia.
Sebenarnya, Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) menganggarkan bahawa kira-kira 10 juta orang menghidap TB pada tahun 2017, dan akibatnya 1.6 juta orang mati.
Dalam usaha merancang ubat-ubatan yang lebih berkesan untuk melawan TB, pasukan penyelidik antarabangsa berusaha untuk menyiasat sistem toksin-antitoksin yang dikandung oleh bakteria TB secara semula jadi.
Para saintis - yang diketuai oleh Annabel Parret, dari Makmal Biologi Molekul Eropah di Hamburg, Jerman - menjelaskan usaha mereka dan memperincikan penemuan mereka dalam jurnal Sel Molekul.
Mengkaji sistem ‘toxin-antitoxin’
Seperti yang dijelaskan oleh Parret dan pasukannya di dalam makalah mereka, sel bakteria sering mempunyai sistem toksin-antitoksin yang memainkan peranan penting dalam bagaimana bakteria bertindak balas dan menyesuaikan diri dengan keadaan tekanan. Keadaan seperti itu termasuk kelaparan atau rawatan dengan antibiotik.
Sistem ini terdiri daripada protein toksik dan "penawar" atau antitoksin yang meneutralkan toksin. " Dalam keadaan normal, antitoksin menyekat aktiviti toksin. Walau bagaimanapun, dalam keadaan tertekan - seperti dalam rawatan antibiotik - antitoksin cepat rosak dan toksin diaktifkan.
Genom dari Mycobacterium tuberculosis mempunyai sekitar 80 kumpulan gen. Daripada jumlah tersebut, tiga gen mengekodkan antitoksin yang penting untuk kehidupan dan fungsi bakteria yang baik.
Oleh itu, Parret dan rakan sekerja memperbanyakkan racun yang akan melengkapkan ketiga-tiga gen pengekodan antitoksin ini dengan harapan mereka dapat "mengeksploitasi" mereka "untuk pengembangan terapi anti-TB baru."
Lebih khusus lagi, para penyelidik mengambil dari kajian sebelumnya dan memilih untuk memusatkan perhatian pada salah satu daripada tiga sistem toksin-antitoksin ini.
Mereka memilih sistem tertentu ini kerana di sini, kesan toksin jauh lebih kuat daripada sistem lain: Sekiranya "penawar" tidak ada, toksin hanya membunuh bakteria TB.
Oleh itu, para saintis mengkaji struktur sistem ini. Seperti yang dijelaskan oleh Parret, "Tujuan kami adalah untuk melihat struktur sistem [toksin-antitoksin], jadi kami dapat mencuba memahaminya dan bahkan memanipulasinya."
Menuju 'ubat TB yang sempurna'
Para saintis mendapati bahawa struktur sistem ini kelihatan sangat mirip dengan toksin kolera dan difteria. "Ini seperti berlian, dan sangat stabil," kata penulis bersama kajian Matthias Wilmanns.
Dengan menggunakan model tikus jangkitan TB dan rawatan antibiotik, mereka mempelajari tingkah laku sistem toksin-antitoksin.
Mereka mendedahkan bahawa apabila toksin berpisah dari penawarnya, ia menjadi aktif dan mula "memakan" molekul NAD +, yang merupakan metabolit sel yang sangat diperlukan untuk kehidupan sel.
Akhirnya, degradasi molekul yang progresif membunuh semua sel bakteria, satu demi satu. Para penyelidik berharap dapat memanfaatkan mekanisme pemusnahan diri semula jadi ini untuk membuat ubat anti-TB baru yang lebih berkesan.
Malah, jelas Parret, "Kolaborator kami di Toulouse sudah dapat memperpanjang umur tikus yang dijangkiti TB dengan mengaktifkan racun dengan cara terkawal."
"Sekiranya kita menjumpai molekul yang dapat mengganggu sistem [toksin-antitoksin] - dan dengan demikian mencetuskan kematian sel - pada pesakit TB, itu akan menjadi ubat yang sempurna […]. Sekiranya kita berjaya, ini boleh menjadi pendekatan baru untuk mengobati TB dan penyakit berjangkit lain. "
Annabel Parret
