Kompleksitas genetik yang tersembunyi membantu bakteri mengembangkan resistensi terhadap antibiotik dengan berbagai cara yang tak terduga WASHINGTON, 9 September 2014 – Kemampuan bakteri penyebab penyakit untuk mengembangkan resistensi antibiotik menimbulkan ancaman yang semakin besar bagi kesehatan manusia di seluruh dunia. Para ilmuwan kini telah menemukan bahwa musuh mikroskopis kita mungkin lebih licik daripada yang kita antisipasi, memfasilitasi evolusi yang cepat melalui perubahan genetik tersembunyi di lingkungan yang tertekan dan mengembangkan resistensi terhadap antibiotik dengan cara yang lebih dari yang kita harapkan. Temuan ini dilaporkan dalam artikel baru yang diterbitkan dalam jurnal Biomicrofluidics, yang diterbitkan oleh American Physical Society. Dalam artikel tersebut, para peneliti dari Princeton University di New Jersey melaporkan bagaimana dua strain E. coli serupa yang mereka identifikasi dengan cepat mengembangkan tingkat resistensi antibiotik yang serupa melalui mutasi genetik yang berbeda. Kemampuan untuk menggunakan pendekatan yang berbeda untuk memecahkan masalah yang sama menunjukkan bahwa bakteri dapat mengembangkan berbagai senjata genetik untuk melawan antibiotik, membuat mereka lebih tangguh dan dengan demikian kecil kemungkinannya untuk dihancurkan. “Bakteri itu pintar – mereka memiliki banyak cara tersembunyi untuk melawan stres, termasuk membentuk kembali genom mereka,” kata ahli biofisika Princeton Robert Austin, yang memimpin tim peneliti. Menyadari betapa efektifnya bakteri dalam melawan obat-obatan sangat menggugah pikiran, kata Austin. “Ini mengajarkan kita bahwa kita harus lebih berhati-hati dan berhati-hati dalam penggunaan antibiotik daripada sekarang.” Austin dan rekan-rekannya telah bekerja secara khusus pada teori pengembangan mikrostruktur unik yang berisi cairan untuk mendeteksi evolusi bakteri. Apa yang ingin mereka bangun adalah instrumen yang, menurut mereka, lebih baik meniru lingkungan mikro alami. Tim menggunakan instrumen mikrofluida khusus yang berisi sekitar 1.000 mikrohabitat yang terhubung untuk populasi bakteri untuk tumbuh. Instrumen ini menghasilkan gradien makanan yang kompleks dan antibiotik yang mirip dengan yang ditemukan di habitat bakteri alami, seperti saluran pencernaan dan struktur internal tubuh manusia lainnya. “Perkembangan resistensi bakteri di lingkungan yang kompleks jauh lebih cepat dan kompleks daripada dalam percobaan tabung reaksi,” kata Austin. Dalam eksperimen sebelumnya yang menggunakan instrumen mikrostruktur, para peneliti telah mempelajari bahwa beberapa strain E. coli tipe liar yang umum dapat mengembangkan resistensi dengan cepat. Strain mutan lain yang disebut GASP, yang berkembang biak lebih cepat daripada strain liar dalam nutrisi yang terbatas, dan para peneliti ingin mengetahui apakah strain mutan akan mengembangkan jenis resistensi yang sama dengan strain liar ketika terpapar antibiotik yang sama. Dengan mengurutkan genom koloni mutan tipe liar dan GASP yang terpapar antibiotik ciprofloxacin (Cipro), para peneliti menemukan bahwa varian genetik yang berbeda dapat menyebabkan tingkat resistensi yang sama. Misalnya, dua strain mutan GASP yang berbeda telah muncul: strain GASP yang resistan terhadap obat yang berevolusi dengan “meminjam” fragmen DNA dari virus yang menginfeksi menjadi strain yang tidak memerlukan biofilm untuk bertahan dari stres eksternal. Strain GASP resistan obat lainnya tidak “mencangkok” dengan cara ini, tetapi akhirnya mengembangkan resistensi dengan beberapa cara lain. Virus biasanya menyuntikkan DNA mereka ke dalam bakteri, dan DNA ini terkadang tidak lagi berfungsi untuk replikasi virus. Biasanya, fragmen DNA ini tidak membantu atau resisten terhadap bakteri, tetapi dalam kondisi stres, bakteri dapat menggunakan DNA baru untuk secara cepat mengembangkan mutasi yang resistan terhadap obat. Hasil para peneliti mengkonfirmasi keragaman dan kelicikan cara-cara bakteri melawan lingkungan yang penuh tekanan, kata Austin. Dia ingin mempelajari lebih lanjut tentang apakah metode efektif yang sekarang kita gunakan untuk membunuh bakteri, seperti mendisinfeksi permukaan dengan alkohol, juga memiliki kerentanannya, dan timnya berencana untuk menguji apakah bakteri dapat mengembangkan resistensi terhadap alkohol dalam peralatan mereka.