Çok genç ve yaşlı verem mikropları antibiyotiklere karşı daha duyarlı

Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi öğretim üyemiz Doç. Dr. Murat Çokol, Tufts Üniversitesi ile ortak yürüttüğü çalışma ile çok genç ve yaşlı verem mikroplarının antibiyotiklere farklı cevap verdiğini gösterdi. Çalışma dünyaca ünlü Proceedings of the National Academy of Sciences adlı dergide yayınlanırken, çalışmayı özetleyip tanıtan bir diğer makale Nature Reviews in Microbiology’de yer aldı.

Murat Çokol ile bu son makalesi üzerine konuştuk:

Bize çalışmanızdan bahseder misiniz?

Tüberküloza sebep olan Mycobacterium tuberculosis adlı bakteri, her sene yaklaşık 10 milyon insanda hastalığa ve 2 milyon hayatın kaybına yol açmaktadır. Birçok antibiyotiğin beraber alındığı standart tüberküloz tedavisi bir sene kadar sürmektedir. Bu çalışmamızda mikobakterilerin Rifampicin adlı antibiyotikten hücre bazında nasıl etkilendiklerini gerçek zamanlı olarak mikroskop altında gözledik. Mikroakışkanlar yardımıyla yaptığımız deneylerde, tek bir mikobakteriyi 4-5 defa bölünecek kadar doğal ortamında beklettik ve daha sonra 6 saat boyunca Rifampicin adlı antibiyotiğe tabi tuttuk. Hücreler antibiyotikli ortamda bölünmedi. Deneyimizin son safhasında hücrelerin bulunduğu ortamdan antibiyotiği geri çektiğimizde bazı hücrelerin bölünmeye devam ettiğini gördük. Böylelikle hangi hücrelerin Rifampicin’e duyarlı, hangilerinin dirençli olduğunu gözlemlemiş olduk. 

Bu bakteriler antibiyotik direnci mi kazandılar?

Hayır. Genel manada anladığımız antibiyotik direnci uzun süren antibiyotik tedavisi sonucunda, DNA’daki mutasyonlarla olur ve bu yüzden bakterinin çocuklarına kalıtılır. Bizim gözlediğimiz hücrelerin tamamı tek bir hücreden yalnızca 4-5 bölünme ile oluştu ve antibiyotiğe yalnızca 6 saat maruz kaldılar – bu antibiyotik direnci oluşması için yeterli bir kalıtımsal çeşitlilik sağlayamaz.

Bizim açıklamamız şu şekilde: Mikobakterilerin 2012’den beri bilinen ilginç bir özelliği, hücre bölünmesinin asimetrik olması, yani tek bir bölünme sonrası oluşan iki hücre bile boy, şekil ve fizyoloji açısından birbirinden farklı. Dahası, küçük hücrelerin bölünmesi büyük hücrelerden daha uzun sürüyor. Dolayısıyla, çalışmamız sırasında tek bir hücre 4-5 bölünme geçirince oluşan yaklaşık 20 hücre yaş, büyüklük ve daha birçok açıdan çeşitlilik gösteriyor. Çalışmamızda yaklaşık 200 hücreyi yakından incelediğimizde çok genç ve çok yaşlı hücrelerin Rifampicin adlı antibiyotiğe karşı daha duyarlı olduğunu gösterdik.

Bu sonuç tüberküloz tedavisi için ne ifade ediyor?

Öncelikle tedavinin neden bu kadar zor olduğu ve uzun sürdüğünü açıklıyor: Farklı evrelerdeki mikroplar antibiyotikten farklı etkilendiği için bazı mikrop altpopulasyonları antibiyotikten muhakkak kaçabiliyor. Her mikobakteri populasyonunda muhakkak genç, orta yaşlı ve ihtiyar hücreler olmak zorunda, ve bunlardan orta yaşlı olanlar antibiyotiğe karşı duyarlı değil. Duyarlı olmayan bu mikroplar bölünerek popülasyonu yeniden oluşturabiliyor.

İlerleyen çalışmalarımızda bu bilgiyi rasyonel sinerjistik antibiyotik kombinasyonları geliştirmek için kullanmak istiyoruz. Bunun için orta yaşlı olan bakterileri daha iyi öldüren antibiyotikler tespit edip bunları Rifampicin ile birleştirmeyi, böylelikle farklı duyarlılıklara sahip olan tüm altpopulasyonları öldürmeyi planlıyoruz. Umudumuz böylelikle tüberküloz tedavisini kısaltmak, ucuzlatmak ve tedavi başarısını artırmak.

Çalışmanızda zombi hücrelerden bahsediliyor, bu ne anlama geliyor?

Evet, çalışmanın bu yönü ayrıca ilgi çekiyor, hatta Nature Reviews in Microbiology’deki tanıtım yazısında görsel olarak zombi hücre karikatürü çizilmiş. Zombi hücreler bu çalışmada ilk kez gözlenen, bizim isimlendirdiğimiz ilginç bir fenomen. Bazı çok yaşlı mikobakterileri antibiyotik verildiğinde büyümeyi durduruyor ve antibiyotik çekildiğinde yeniden büyümeye devam etmiyorlar, yani bir başka deyişle ölüyorlar. Ama bu ölü hücreler bir kez daha bölünüyorlar ama bölünme sonrası oluşan iki hücre de ölü doğuyor. Antibiyotikle ölmesine rağmen yine de bölünen bu hücrelere zombi ismini verdik. Bu ve benzeri gözlemler tüberkülozu daha iyi anlayıp kontrol etmemiz için bize yeni stratejiler üretme imkanı sağlıyor.