Resistensi antibiotik, ketika bakteri penyebab infeksi berevolusi sehingga tidak lagi terpengaruh oleh antibiotik biasa, merupakan kekhawatiran global. Penelitian baru di Universitas Tokyo telah memetakan evolusi dan proses seleksi alam bakteri E coli di laboratorium.
Resistensi antibiotik, ketika bakteri penyebab infeksi berevolusi sehingga tidak lagi terpengaruh oleh antibiotik biasa, merupakan kekhawatiran global. Penelitian baru di Universitas Tokyo telah memetakan evolusi dan proses seleksi alam bakteri E coli di laboratorium.
Peta-peta ini, yang disebut lanskap kebugaran, membantu kita lebih memahami perkembangan langkah demi langkah dan karakteristik resistensi E coli terhadap delapan obat berbeda, termasuk antibiotik.
Para peneliti berharap hasil dan metode mereka berguna untuk memprediksi dan mengendalikan E coli dan bakteri lain di masa depan.
Ada berbagai jenis keracunan makanan, namun salah satu penyebab umum adalah pertumbuhan bakteri seperti E coli. Sebagian besar kasus besar E coli, meskipun tidak menyenangkan, dapat ditangani di rumah dengan istirahat dan rehidrasi.
Namun, dalam beberapa kasus, hal ini dapat menyebabkan infeksi yang mengancam jiwa.
Jika Anda mengalami infeksi bakteri, pengobatan antibiotik dapat menjadi pengobatan yang ampuh dan efektif. Namun resistensi antibiotik, kemampuan bakteri untuk menjadi cukup kuat sehingga tidak merespons obat, merupakan kekhawatiran global yang serius.
Jika antibiotik tidak lagi efektif, maka kita akan kembali berisiko terkena penyakit serius akibat luka ringan dan penyakit umum.
"Pengembangan metode yang dapat memprediksi dan mengendalikan evolusi bakteri sangat penting untuk menemukan dan menekan munculnya bakteri resisten," ungkap peneliti Junichiro Iwasawa, seorang mahasiswa doktoral di Sekolah Pascasarjana Sains dari Universitas Tokyo.
"Oleh karena itu, kami telah mengembangkan metode baru untuk memprediksi evolusi resistensi obat dengan menggunakan data yang diperoleh dari eksperimen evolusi laboratorium E coli," tutur dia.
Para peneliti menggunakan metode yang disebut evolusi laboratorium adaptif atau ALE, untuk "memutar ulang rekaman" evolusi E coli yang resisten terhadap obat menjadi delapan obat berbeda, termasuk antibiotik. Metode ini memungkinkan para peneliti mempelajari evolusi strain bakteri dengan karakteristik spesifik yang dapat diamati (disebut fenotip) di laboratorium.
Hal ini membantu mereka mendapatkan wawasan tentang perubahan apa yang mungkin terjadi pada bakteri selama proses seleksi alam jangka panjang.
"Meskipun eksperimen evolusi laboratorium konvensional membutuhkan banyak tenaga kerja, kami mengatasi masalah ini dengan menggunakan sistem kultur otomatis yang sebelumnya dikembangkan di laboratorium kami. Hal ini memungkinkan kami memperoleh data yang cukup mengenai perubahan fenotipik terkait evolusi resistensi obat," papar Iwasawa.
"Dengan menganalisis data yang diperoleh, menggunakan analisis komponen utama (metode pembelajaran mesin), kami telah mampu menjelaskan lanskap kebugaran yang mendasari evolusi resistensi obat E coli," imbuh dia.
Lanskap kebugaran terlihat seperti peta topografi 3D. Pegunungan dan lembah di peta mewakili evolusi suatu organisme. Organisme di puncak telah berevolusi untuk memiliki "kebugaran" atau kemampuan bertahan hidup yang lebih baik di lingkungannya.
Iwasawa menjelaskan, koordinat lanskap kebugaran mewakili keadaan dalam suatu organisme, seperti pola mutasi gen (genotipe) atau profil resistensi obat (fenotipe), dan lain-lain. "Dengan demikian, lanskap kebugaran menggambarkan hubungan antara keadaan dalam suatu organisme. dan tingkat kebugarannya. Dengan menjelaskan lanskap kebugaran, perkembangan evolusi diharapkan dapat diprediksi," ucap dia.
Timnya yakin lanskap kebugaran yang telah dicatat dalam penelitian ini dan metode yang dikembangkan dalam proses tersebut akan berguna untuk memprediksi dan mengendalikan tidak hanya E coli, tetapi juga evolusi bentuk mikroba lainnya.
Para peneliti berharap hal ini akan mengarah pada penelitian di masa depan yang dapat menemukan cara untuk menekan bakteri yang resisten terhadap obat dan berkontribusi pada pengembangan mikroba yang berguna untuk bioteknologi dan pertanian.
Iwasawa menyimpulkan bahwa langkah penting berikutnya adalah mencoba menggunakan kebugaran untuk mengendalikan evolusi resistensi obat dan melihat sejauh mana kita dapat mengendalikannya. "Hal ini dapat dilakukan dengan merancang eksperimen evolusi laboratorium berdasarkan informasi dari lanskap tersebut," kata dia. I-1
