Escherichia coli.
Escherichia coli.

Bakteri Mampu Mengubah Pewaktu Biologis Untuk Bertahan Hidup Dari Antibiotik

Diposting pada

Bhataramedia.com – Kemampuan mikroorganisme dalam melawan antibiotik menjadi salah satu keprihatinan utama di bidang kedokteran modern. Efektivitas sejumlah antibiotik telah berkurang akibat kemampuan bakteri untuk berevolusi dan mengembangkan strategi untuk melawan antibiotik secara cepat. Bakteri mampu melakukan hal ini melalui mekanisme khusus yang disesuaikan dengan struktur molekul atau fungsi antibiotik tertentu. Sebagai contoh, bakteri biasanya akan mengembangkan resistensi obat melalui evolusi terhadap proses mutasi yang bertujuan untuk merusak kinerja obat.

Seperti dikutib dari The Hebrew University of Jerusalem (30/6/2014), para peneliti dari Hebrew University of Jerusalem berupaya untuk menentukan apakah mereka bisa memprediksi proses evolusi yang berbeda dan mengikutinya secara real time. Melalui pendekatan kuantitatif fisikawan, tim mengembangkan alat percobaan untuk mengukur secara tepat respon bakteri terhadap antibiotik, dan mengembangkan model matematis dari proses tersebut. Model ini membuat mereka berhipotesis bahwa dosis harian selama tiga jam akan memungkinkan bakteri untuk memprediksi pengiriman obat, dan menjalani masa dorman (tidak aktif) selama periode tersebut untuk bertahan hidup.

Penelitian ini dipimpin oleh Prof Nathalie Q. Balaban dari Racah Institute of Physics, Hebrew University’s Faculty of Science, bekerja sama dengan rekan-rekannya dari Racah Institute, Hebrew University’s Sudarsky Center for Computational Biology, Broad Institute of Harvard dan MIT. Makalah penelitian ini yang berjudul, “Optimization of lag time underlies antibiotic tolerance in evolved bacterial populations,” diterbitkan di edisi 25 Juni jurnal Nature.

Untuk menguji hipotesis mereka, para peneliti memberikan antibiotik terhadap populasi bakteri di laboratorium selama tiga jam setiap hari secara tepat. Setelah hanya sepuluh hari, mereka mampu mengamati bagaimana cara bakteri menggunakan taktik baru untuk bertahan hidup. Ketika bakteri mengalami siklus berulang pengobatan menggunakan antibiotik, bakteri akan merevolusi adaptasinya terhadap durasi stres antibiotik dengan cara mempertahankan masa dorman selama masa pengobatan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa bakteri dapat berevolusi dalam beberapa hari. Secara signifikan, hal ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa bakteri dapat mengembangkan pewaktu biologis untuk bertahan hidup di bawah paparan antibiotik.

Untuk lebih menguji hipotesis mereka, para peneliti memberikan paparan antibiotik untuk periode yang berbeda, yaitu memberikan paparan harian antibiotik secara berulang terhadap tiga populasi bakteri yang berbeda selama 3, 5, atau 8 jam. Hasilnya sungguh mengejutkan, setiap populasi mampu menyesuaikan diri dengan cara memperpanjang tahap dorman untuk beradaptasi terhadap durasi paparan.

Melalui pemahaman baru tentang bagaimana populasi bakteri melakukan evolusi strategi bertahan terhadap antibiotik, para ilmuwan dapat mengembangkan pendekatan baru untuk memperlambat evolusi resistensi antibiotik.

Saat ini, mereka telah mengidentifikasi mutasi yang bertanggung jawab terhadap pewaktu biologis. Selanjutnya, para peneliti ingin mengumpulkan data klinis untuk melihat apakah respon waktunya memiliki kesamaan dengan antibiotik yang aktif pada manusia, dimana hal inilah yang memungkinkan bakteri untuk membuat antibiotik menjadi kurang efektif pada manusia yang mengambil jadwal asupan antibiotik secara tetap. Jika hal ini ditemukan untuk menjadi kasus, maka mungkin dapat menjelaskan kegagalan perawatan antibiotik yang teramati pada beberapa penyakit. Di masa depan, hal ini mungkin dapat membantu dokter untuk merekomendasikan jadwal pengobatan yang berbeda. Hal ini juga bisa mengarah pada pengembangan dan penggunaan yang lebih besar dari obat yang dapat mempertahankan level konstan-nya di dalam tubuh.

Menurut para peneliti, studi ini menunjukkan bahwa pendekatan kuantitatif dari fisika dapat digunakan untuk mengatasi masalah mendasar seperti halnya masalah klinis di bidang Biologi.

Referensi Jurnal :

Ofer Fridman, Amir Goldberg, Irine Ronin, Noam Shoresh, Nathalie Q. Balaban. Optimization of lag time underlies antibiotic tolerance in evolved bacterial populations. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13469.