แบคทีเรียทำสงครามกันด้วย “ธนูโมเลกุล” เผยวิธีใหม่ในการสร้างยาปฏิชีวนะ

วันที่ 22 พฤศจิกายนที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ศึกษาพบว่า แบคทีเรียมีการทำสงครามข้ามสปีชีส์ เพื่อแย่งพื้นที่และอาหาร พวกมันสร้างสารพิษออกมาเพื่อฆ่ากันเอง และสารพิษเหล่านี้คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการนำไปใช้ทำยาปฏิชีวนะ

T6SS

ศาสตราจารย์ Alain Filloux จาก MRC Centre ได้กล่าวว่าแบคทีเรียหลายชนิดเจริญเติบโตร่วมกันมากว่าหลายพันล้านปี พวกมันต่างคิดค้นอาวุธของตนเอง เพื่อขับไล่แบคทีเรียต่างสปีชีส์ออกไปจากพื้นที่และแหล่งอาหาร และอาวุธของพวกมันเหล่านี้ส่วนใหญ่มีลักษณะคล้ายคลึงกับยาปฏิชีวนะ จึงเป็นไปได้ที่เราจะนำมาพัฒนาเป็นยารักษาโรคในอนาคต

ทีนี้ผมจะพาไปดูรายละเอียดในงานวิจัยที่รายงานไว้ใน Cell Reports คือทาง Alain Filloux และคณะ ได้ค้นพบ Type VI Secretion System (T6SS) ในเชื้อ Pseudomonas aeruginosa โดยนักวิทยาศาสตร์เรียกกันว่า ธนูโมเลกุล เพราะมันมีกลไกการทำงานคล้ายกับการยิงธนูหรือเข็มพิษใส่เป้าหมาย ซึ่งแบคทีเรียแกรมลบ (กลุ่มที่มีเยื่อหุ้มเซลล์หนา ไม่มีผนังเซลล์) ใช้ทำลายแบคทีเรียที่รุกรานพื้นที่ของมัน

T6SS
Type VI Secretion System (T6SS)

แต่ Type VI Secretion System (T6SS) ไม่ใช่เป้าหมายสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการจะศึกษา หากแต่เป็นสารพิษ VgrG2b บริเวณปลายธนูโมเลกุล

VgrG2b เป็นเอนไซม์ Metallopeptidase ที่มีคุณสมบัติในการตัดสายโปรตีน เมื่อแบคทีเรียตัวใดก็ตามที่รุกล้ำเข้ามาในเขตของ Pseudomonas aeruginosa (แบคทีเรียแกรมลบ) มันจะใช้ธนูโมเลกุลแทงเข้าไปที่ผนังเซลล์หรือเยื่อหุ้มเซลล์ (เรียกรวม ๆ ว่า Cell envelope หรือส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์) สารพิษที่ปลายธนูจะรบกวนการสร้าง cell envelope รวมถึงกระบวนการแบ่งเซลล์ แล้วแบคทีเรียตัวนั้นจะตายในที่สุด

VgrG2b
การทำงานของ Type VI Secretion System (T6SS) พร้อมปล่อยสารพิษ VgrG2b

สรุป – การใช้ธนูโมเลกุลและสารพิษ VgrG2b คล้ายกับการใช้ยาปฏิชีวนะกลุ่ม Beta-lactam (ยา Penicillin ชนิดต่าง ๆ) ซึ่งยาจะออกฤทธิ์รบกวนการสร้างผนังเซลล์ของแบคทีเรีย แต่กลไกการออกฤทธิ์อาจแตกต่างกันเล็กน้อย จึงคาดว่าในอนาคตจะสามารถนำสารพิษนี้มาพัฒนาเป็นยาปฏิชีวนะได้

Fact – ปัจจุบันมีแบคทีเรียบางกลุ่ม ที่สามารถสร้างเอนไซม์ Beta-lactamase เพื่อทำลายฤทธิ์ของยากลุ่ม Beta-lactam เช่น Penicillin ดังนั้น จึงมีการผสมสาร Beta-lactamase inhibitor ซึ่งช่วยยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ Beta-lactamase ของแบคทีเรีย ทำให้ยาปฏิชีวนะออกฤทธิ์ได้ดียิ่งขึ้น หนึ่งยาที่รู้จักกันดี มีชื่อการค้าว่า Amoxyclav ประกอบไปด้วย Amoxycillin (ยาปฏิชีวนะ) และ Clavulanic acid (Beta-lactamase inhibitor)