Mô hình nano nghiên cứu khả năng kháng thuốc của vi khuẩn
Vancomycin do EC Kornfeld phân lập lần đầu tiên và được sử dụng trong điều trị đã hơn 50 năm(1) như một kháng sinh thuộc nhóm glycopeptide với tác dụng kháng vi khuẩn gram dương. Trước đây vancomycin đã từng được coi là sự "lựa chọn cuối cùng" khi các loại kháng sinh khác không cho kết quả điều trị mong muốn đặc biệt các trường hợp nhiễm trùng do vi khuẩn gram dương đã kháng penicillin (2). Mặc dù có tính kháng khuẩn cao nhưng kháng sinh này ít được sử dụng do không hấp thụ khi dùng theo đường uống trong khi một số loại thuốc thay thế pencillin được tổng hợp và đặc biệt do ảnh hưởng phụ của nó gây suy giảm thính giác và ảnh hưởng đến thận (3),(4).
Trong cấu trúc màng vi khuẩn gram dương, hệ thống peptidoglycan với các đơn vị cấu tạo N-acetylmuramic acid (NAM) và N-acetylglucosamine (NAG)-peptide đóng vai trò kiến tạo quan trọng. Vancomycin ức chế quá trình liên kết của các thành phần này vào cấu trúc màng do đó ức chế quá trình hình thành màng tế bào vi khuẩn. Đây là cơ chế tác động chính của kháng sinh này.
Cũng do cách sử dụng không thuận tiện và những tác dụng phụ cùng với độc tính, vancomycin dần dần bị loại khỏi danh sách kháng sinh cho điều trị bệnh do vi khuẩn gam dương nhưng cơ chế tác động của nó lại được các nhà khoa học Anh và Úc sử dụng để mô phỏng cơ chế tác động của kháng sinh, tiến tới mô phỏng cơ chế kháng thuốc của vi sinh vật (5).
GS Rachel McKendry (University College London) cùng các đồng nghiệp của bà đã thiết kế các cấu trúc "rầm đỡ" nano được bao bọc bởi các phân tử tương tự như những phân tử tìm thấy trong cấu trúc màng tế bào vi khuẩn. Khi được tiếp xúc và gắn với kháng sinh vancomycin, các rầm nano thay đổi cấu trúc bề mặt và bị bẻ cong. Dựa vào kết quả đo phần bị bẻ cong của có thể kiểm tra mức độ kết hợp của kháng sinh. Nhóm nghiên cứu cho biết thí nghiệm cũng có thể kiểm tra khả năng xâm nhập qua màng và thậm chí tác động phá hủy vi khuẩn của kháng sinh. Các tác giả cũng hy vọng rằng phương pháp mới có thể góp phần giúp con người tìm ra phương thức hạn chế và chống lại khả năng kháng thuốc của vi khuẩn.
Tóm tắt bài báo[sửa]
The alarming growth of the antibiotic-resistant superbugs methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and vancomycin-resistant Enterococcus (VRE) is driving the development of new technologies to investigate antibiotics and their modes of action. We report the label-free detection of binding to bacterial cell wall precursor analogues (mucopeptides) on cantilever arrays, with 10 nM sensitivity and at clinically relevant concentrations in blood serum. Differential measurements have quantified binding constants for vancomycin-sensitive and vancomycin-resistant mucopeptide analogues. Moreover, by systematically modifying the mucopeptide density we gain new insights into the origin of surface stress. We propose that stress is a product of a local chemical binding factor and a geometrical factor describing the mechanical connectivity of regions activated by local binding in terms of a percolation process. Our findings place BioMEMS devices in a new class of percolative systems. The percolation concept will underpin the design of devices and coatings to significantly lower the drug detection limit and may also have an impact on our understanding of antibiotic drug action in bacteria. [1]
Tài liệu tham khảo[sửa]
1. Donald P. Levine (2006) Vancomycin: A History. Clinical Infectious Diseases;42:S5–S12
2. Moellering, RC Jr.(2006). Vancomycin: A 50-Year Reassessment. Clin Infect Dis 42: S3–S4
3. Griffith RS. (1981). Introduction to vancomycin. Rev Infect Dis 3: S2004
4. Farber BF, Moellering RC Jr. (1983). Retrospective study of the toxicity of preparations of vancomycin from 1974 to 1981. Antimicrob Agents Chemother 23: 138
5. Joseph Wafula Ndieyira1, Moyu Watari, Alejandra Donoso Barrera, Dejian Zhou, Manuel Vögtli, Matthew Batchelor, Matthew A. Cooper, Torsten Strunz1, Mike A. Horton1, Chris Abell, Trevor Rayment, Gabriel Aeppli1 & Rachel A. McKendry (2008) Nanomechanical detection of antibiotic–mucopeptide binding in a model for superbug drug resistance. Nature Nanotechnology 275.
23/10/2008
Nguyễn
Bá
Tiếp
(xem
các
bài
khác)
