പശുവിന്റെ റൂമനിലെ സൂക്ഷ്മലോകം തുറന്ന വാതിൽ: സൂപ്പർബഗുകളുടെ കോട്ട തകർക്കുന്ന CRhAB” ഡോ. കെ. പി. പ്രശാന്ത്
*“പശുവിന്റെ റൂമനിലെ സൂക്ഷ്മലോകം തുറന്ന വാതിൽ: സൂപ്പർബഗുകളുടെ കോട്ട തകർക്കുന്ന CRhAB”
ഡോ. കെ. പി. പ്രശാന്ത്
Biofilm തകർക്കുന്ന CRhAB എൻസൈം — ആന്റിബയോട്ടിക് പ്രതിരോധത്തിനെതിരെ IISc-യുടെ ശ്രദ്ധേയമായ അഭിമാനകരമായ കണ്ടെത്തലായിമാറി.
ആന്റിബയോട്ടിക്കുകൾക്കെതിരെ അതിവേഗം പ്രതിരോധശേഷി നേടുന്ന രോഗാണുക്കൾ ഇന്ന് ആധുനിക വൈദ്യശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളികളിലൊന്നാണ്. പ്രത്യേകിച്ച് ആശുപത്രികളിൽ കാണപ്പെടുന്ന Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae തുടങ്ങിയ ബാക്ടീരിയകൾ മുറിവുകളിലും മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഉപരിതലങ്ങളിലും biofilm എന്ന സംരക്ഷണ കവചം നിർമ്മിച്ച് ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്നു. ഈ biofilm-നെ തകർക്കാൻ പശുവിന്റെ റൂമനിലെ സൂക്ഷ്മജീവികളിൽ നിന്നുള്ള എൻസൈമുകൾ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസ് (IISc), ബെംഗളൂരു ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുകയാണ്.
എന്താണ് Biofilm?
ഒരു ബാക്ടീരിയ ഒറ്റയ്ക്കു ജീവിക്കുന്നതിനെക്കാൾ അപകടകരമായ രീതിയാണ് പലപ്പോഴും biofilm രൂപീകരിക്കുന്നത്. അനേകം ബാക്ടീരിയകൾ ഒരു ഉപരിതലത്തിൽ കൂട്ടമായി ചേർന്ന് അവയ്ക്കു ചുറ്റും polysaccharides, proteins, lipids, extracellular DNA എന്നിവ അടങ്ങിയ ഒരു extracellular matrix നിർമ്മിക്കുന്നു.
ഇത് ബാക്ടീരിയകൾക്ക് ഒരു കോട്ടപോലെയാണ്.
Biofilm → സംരക്ഷണ കവചം → ആന്റിബയോട്ടിക്കിന്റെ പ്രവേശനം കുറയുന്നു → രോഗപ്രതിരോധ കോശങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം കുറയുന്നു → അണുബാധ നീണ്ടുനിൽക്കുന്നു.
Biofilm-ലെ polysaccharides ഈ ഘടനയ്ക്ക് ശക്തിയും സ്ഥിരതയും നൽകുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളാണ്. IISc ഗവേഷകരുടെ കണക്കനുസരിച്ച് biofilm matrix-ന്റെ ഏകദേശം 45–95% വരെ polysaccharides ആയിരിക്കാം.
*എന്തുകൊണ്ട് പശുവിന്റെ റൂമൻ?*
ഇവിടെയാണ് കണ്ടെത്തലിന്റെ ഏറ്റവും രസകരമായ ഭാഗം. പശു ഭക്ഷിക്കുന്ന പുല്ലിലും സസ്യഭാഗങ്ങളിലും cellulose, hemicellulose തുടങ്ങിയ സങ്കീർണ്ണ polysaccharides ധാരാളമുണ്ട്. പശുവിന് ഇവയെ നേരിട്ട് കാര്യക്ഷമമായി ദഹിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ പശുവിന്റെ rumen എന്ന ആദ്യത്തെ വലിയ വയറുഭാഗത്തിൽ കോടിക്കണക്കിന് സൂക്ഷ്മജീവികൾ ജീവിക്കുന്നു.
ഈ microorganisms നിർമ്മിക്കുന്ന വിവിധ glycoside hydrolases പോലുള്ള എൻസൈമുകളാണ് സസ്യഭിത്തിയിലെ സങ്കീർണ്ണ കാർബോഹൈഡ്രേറ്റുകളെ വിഘടിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നത്.
അതിനാൽ ഗവേഷകരുടെ ആശയം വളരെ ലളിതവും അതേസമയം ശാസ്ത്രീയമായി കൗതുകകരവുമായിരുന്നു. സസ്യങ്ങളിലെ cellulose പോലുള്ള polysaccharides വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന റൂമൻ എൻസൈമുകൾക്ക്, ബാക്ടീരിയയുടെ biofilm-ലുള്ള സമാന polysaccharides-നെയും തകർക്കാൻ കഴിയുമോ? ഈ ചോദ്യമാണ് പുതിയ ഗവേഷണത്തിന് വഴിതുറന്നത്. *2024-ലെ ആദ്യ പ്രധാന കണ്ടെത്തൽ*
IISc സംഘം റൂമൻ microorganisms-ന്റെ genomic വിവരങ്ങൾ പരിശോധിച്ച് polysaccharide വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിവുള്ള എൻസൈമുകളെ കണ്ടെത്തി.
അവയിൽ GH-B2 എന്ന glycoside hydrolase-നെ പ്രത്യേകമായി പഠിക്കുകയും അത് ലബോറട്ടറിയിൽ നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. Klebsiella pneumoniae നിർമ്മിക്കുന്ന biofilm-ന്റെ polysaccharide matrix തകർക്കാൻ ഈ എൻസൈമിന് കഴിയുന്നതായി കണ്ടെത്തി.
ഇത് ഒരു പ്രധാന ആശയത്തിലേക്ക് നയിച്ചു:
ബാക്ടീരിയയെ നേരിട്ട് കൊല്ലുന്നതിനുപകരം അതിന്റെ ‘കവചം’ നീക്കം ചെയ്യുക.
കവചം നഷ്ടപ്പെട്ടാൽ ബാക്ടീരിയകൾ ആന്റിബയോട്ടിക്കുകൾക്കും ശരീരത്തിന്റെ പ്രതിരോധ സംവിധാനത്തിനും കൂടുതൽ എളുപ്പത്തിൽ ഇരയാകാം.
*2026-ലെ പുതിയ മുന്നേറ്റം — CRhAB*
ഇപ്പോൾ IISc ഗവേഷകർ ഈ ആശയം കൂടുതൽ വികസിപ്പിച്ചിരിക്കുകയാണ്. അവർ കണ്ടെത്തിയ പ്രത്യേക എൻസൈമിന് CRhAB — Cow rumen hydrolase against A. baumannii എന്നാണ് പേര് നൽകിയിരിക്കുന്നത്.
ഇത് Acinetobacter baumannii മാത്രമല്ല, Klebsiella pneumoniae-യുടെ biofilm-ലും ഫലപ്രദമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. അതായത് ഒരേ എൻസൈമിന് രണ്ട് പ്രധാന hospital pathogens-ന്റെ biofilm-നെ ലക്ഷ്യമിടാൻ കഴിയുന്നു.
CRhAB എങ്ങനെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത് എന്ന് നോക്കാം.
ഇത് ഒരു പരമ്പരാഗത antibiotic പോലെ ബാക്ടീരിയയുടെ കോശത്തെ നേരിട്ട് കൊല്ലുകയല്ല ചെയ്യുന്നത്. പകരം:
CRhAB
↓
Biofilm-ലെ polysaccharide matrix-നെ ആക്രമിക്കുന്നു
↓
Biofilm-ന്റെ ഘടന ദുർബലമാകുന്നു
↓
ബാക്ടീരിയയുടെ സംരക്ഷണ കവചം തകരുന്നു
↓
ബാക്ടീരിയകൾ കൂടുതൽ exposed ആകുന്നു
↓
Antibiotics-നും immune cells-നും കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ അവസരം ലഭിക്കുന്നു.
ഗവേഷണത്തിൽ CRhAB biofilm രൂപീകരണം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും biofilm-ുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ചില പ്രധാന bacterial genes-ന്റെ expression അടിച്ചമർത്തുകയും ചെയ്തതായി IISc റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.
*ആന്റിബയോട്ടിക് Resistance-ന് ഇതെങ്ങനെ സഹായിക്കും?*
ഇവിടെ ഒരു പ്രധാന വ്യത്യാസമുണ്ട്.
CRhAB ഒരു പുതിയ antibiotic അല്ല.
ഇത് പ്രധാനമായും anti-biofilm enzyme ആണ്.
ബാക്ടീരിയയെ നേരിട്ട് കൊല്ലുന്ന മരുന്നുകൾക്ക് പകരം അവയുടെ സംരക്ഷണ സംവിധാനം തകർക്കുകയാണ് ലക്ഷ്യം. അങ്ങനെ നിലവിലുള്ള antibiotics-ന് വീണ്ടും കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി പ്രവർത്തിക്കാനുള്ള സാഹചര്യം സൃഷ്ടിക്കാം.
ഇത് antibiotic resistance-ന്റെ evolution കുറയ്ക്കാനുള്ള സാധ്യതയും ഉയർത്തുന്നു, കാരണം ബാക്ടീരിയയെ നേരിട്ട് കൊല്ലാനുള്ള ശക്തമായ selective pressure കുറയ്ക്കാനാകുമെന്നതാണ് ഗവേഷകരുടെ ആശയം.
*മുറിവുകൾക്കായി ‘Enzyme Gauze’
*
ഗവേഷണം ലബോറട്ടറിയിൽ മാത്രം നിർത്തിയിട്ടില്ല.
CRhAB എൻസൈം ഉൾപ്പെടുത്തിയ bioactive gauze വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. മുറിവിൽ biofilm രൂപീകരിക്കുന്ന രോഗാണുക്കളെ ലക്ഷ്യമിട്ട് enzyme നേരിട്ട് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് ആശയം.
ഇതിന്റെ ഭാവിയിലെ ഉപയോഗങ്ങളിൽ:
ദീർഘകാലം ഭേദമാകാത്ത മുറിവുകൾ
diabetic foot infections,
Hospital-acquired wound infections, Medical-device-associated biofilms,
ചില Chronic respiratory infections
എന്നിവ ഉൾപ്പെടാം.
ഗവേഷകർ patch-like wound dressing വികസിപ്പിക്കുന്നതോടൊപ്പം respiratory infections-നായി enzyme delivery സംവിധാനങ്ങളും അന്വേഷിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഭാവിയിൽ inhalable/nebulisable formulation വികസിപ്പിക്കാമോ എന്നതും പഠനവിഷയമാണ്.
*എന്തുകൊണ്ടാണ് A. baumannii ഇത്ര അപകടകാരി?
*
A. baumannii ആശുപത്രി പരിസരങ്ങളിൽ നിലനിൽക്കാനും ഉപരിതലങ്ങളിൽ biofilm രൂപീകരിക്കാനും കഴിവുള്ള ഒരു പ്രധാന opportunistic pathogen ആണ്. പ്രത്യേകിച്ച് antimicrobial resistance വർധിക്കുന്ന സാഹചര്യത്തിൽ ഇത് ഗുരുതരമായ വെല്ലുവിളിയാണ്.
Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae എന്നിവ രണ്ടും ESKAPE pathogens എന്നറിയപ്പെടുന്ന, ചികിത്സാപരമായി ഏറെ പ്രാധാന്യമുള്ള രോഗാണുക്കളുടെ കൂട്ടത്തിൽപ്പെടുന്നു. ഇവയുടെ biofilm-ുകൾ പലപ്പോഴും ചികിത്സയെ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാക്കുന്നു.
ഈ ഗവേഷണത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം ഒരു ‘പശുവിന്റെ എൻസൈം’ കണ്ടെത്തിയതിൽ മാത്രം ഒതുങ്ങുന്നില്ല.
പ്രകൃതിയിലെ ഒരു ജീവിയുടെ ജൈവപരമായ പ്രത്യേകതയെ മനസ്സിലാക്കി മനുഷ്യരോഗചികിത്സയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് യഥാർത്ഥ നേട്ടം.
പശുവിന് പുല്ലിലെ cellulose ദഹിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന microorganisms →
അവ നിർമ്മിക്കുന്ന enzymes →
polysaccharide വിഘടിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവ് →
ബാക്ടീരിയ biofilm-ന്റെ polysaccharide matrix-ലേക്കുള്ള പ്രയോഗം →
പുതിയ anti-biofilm ചികിത്സാ തന്ത്രം.
ഇത് One Health, microbiome research, bioengineering, antimicrobial resistance research എന്നിവ തമ്മിൽ എങ്ങനെ ബന്ധിപ്പിക്കാം എന്നതിന്റെയും മികച്ച ഉദാഹരണമാണ്.
എന്നാൽ ഇത് ‘പുതിയ മരുന്ന്’ ആയി മാറിയിട്ടില്ല
ഇവിടെ ശാസ്ത്രീയമായ ഒരു മുന്നറിയിപ്പ് ആവശ്യമാണ്.
IISc ഗവേഷണം വളരെ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്നതാണെങ്കിലും CRhAB ഇപ്പോൾ സാധാരണ രോഗികൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാവുന്ന അംഗീകൃത ചികിത്സയല്ല. മൃഗമാതൃകകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള preclinical ഘട്ടങ്ങളിലാണ് ഇതിന്റെ ചികിത്സാ സാധ്യതകൾ പരിശോധിക്കുന്നത്. സുരക്ഷ, മനുഷ്യരിലെ ഫലപ്രാപ്തി, ശരിയായ dosage, delivery method, ദീർഘകാല പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ തുടങ്ങിയവയ്ക്ക് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്.
More like this
