Vuonna 2010, kun eräät Neisseria gonorrhoeae -bakteerikannat, jotka aiheuttavat tippurin, alkoivat osoittaa vastustuskykyä yhdelle viimeisistä jäljellä olevista antibioottiluokista, tautien torjunta- ja ehkäisykeskukset alkoivat suositella ”kaksoishoitoa”, mikä tarkoittaa sitä, että lääkärit määräävät nykyään kahta lääkettä samaan aikaan tippurin torjumiseksi. Tällä hetkellä nämä kaksi lääkettä ovat keftriaksoni, joka kuuluu kefalosporiini-antibioottiluokkaan, ja atsitromysiini.

Kun pelko siitä, että tippuri voi murtaa nämä viimeisetkin puolustusmekanismit, lisääntyy, tutkijoiden, kuten kristallografi Christopher Daviesin, Ph.D., on ratkaisevan tärkeää.

”Tarkastelemme molekyylitasolla tapahtumia, jotka ovat saaneet kaikki klinikoilla huolestumaan”, sanoo Davies, joka on biokemian & molekyylibiologian laitoksen professori ja MUSC:n rakennebiologian keskuksen johtaja.

Daviesin työryhmä on juuri julkaissut artikkelin, jossa osoitetaan, miten kefalospriinit sitoutuvat gonokokkiproteiiniin, joka on nimeltään penisilliiniä sitova proteiini 2 (PBP2), ja tekevät sen tehottomaksi. Tutkijat osoittivat tohtorikoulutettava Avinash Singhin johdolla, että proteiinissa tapahtuu keskeisiä rakenteellisia muutoksia, kuten silmukan kiertyminen ja rullaaminen antibiootin sitomiseksi, jotka tehostavat reaktiota kefalosporiinien kanssa. Ilman näitä muutoksia proteiini reagoisi paljon hitaammin antibiootin kanssa.

Davies selitti, että kaikki antibiootit toimivat kohdistamalla olennaisia toimintoja tiettyyn hyönteiseen. Kefalosporiinit toimivat hyökkäämällä bakteerin soluseinää vastaan.

Normaalisti PBP2 liikkuu bakteerisolun sytoplasmakalvoa pitkin kurkottaen sytoplasmakalvon ja ulomman kalvon väliseen tilaan etsien peptidejä, joihin se voi sitoutua. Proteiini yhdistää peptidit toisiinsa muodostaen verkon – aivan kuin sipulipussi ruokakaupassa, Davies sanoi. Mutta antibiootit hyppäävät väliin ja sitoutuvat proteiiniin, ennen kuin se pääsee peptidiin käsiksi.

”Proteiini kulkee normaalisti kalvokerroksessa, mutta antibiootti estää sen aktiivisen paikan, joten kaikki potentiaaliset vuorovaikutussuhteet peptidisubstraatin kanssa jäävät tuloksettomiksi”, Davies sanoo.

Kun proteiini ei ole toiminnassa eikä pysty rakentamaan verkkoaan, solun seinämässä alkaa näkyä reikiä. Sytoplasma alkaa vuotaa ulos, ja solu puhkeaa ja kuolee, Davies sanoi.

Mutta vastustuskykyiset kannat, joita on havaittu Japanissa, Ranskassa, Espanjassa ja viimeisimpänä Kanadassa, kiertävät kefalosporiinien tappavan vaikutuksen estämällä antibiootin sitoutumisen proteiinikohteeseen. Se, miten ne saavuttavat tämän, on Daviesin tutkimuksen pääpaino.

Resistenttien tippurikantojen PBP2-proteiinissa on noin 60 mutaatiota. Daviesin ryhmä on tunnistanut kuusi mutaatiota, jotka ovat resistenssin taustalla, ja tutkii, miten mutaatiot muuttavat tapaa, jolla proteiini reagoi antibiootteihin.

Kunhan tutkijat ymmärtävät, miten mutaatiot estävät antibiootteja tekemästä työtään, voidaan kehittää uusia lääkkeitä, Davies sanoi. Kun tiedetään, mitkä mutaatiot ovat tärkeitä, voidaan ehkä myös kehittää diagnostinen testi, joka kertoo lääkäreille, onko tietyllä potilaalla vastustuskykyinen kanta ja siten, mitä lääkkeitä on määrättävä.

Daviesin mukaan näyttää siltä, että mutaatiot rajoittavat proteiinin joustavuutta ja estävät rakenteelliset muutokset, joita tarvitaan antibiootin sitomiseksi. Tämä laukaisee uuden mysteerin. Jos nämä liikkeet ovat kriittisiä proteiinin tehtävälle sitoutua peptideihin ja rakentaa verkko, joka pitää soluseinän ehjänä, miten mutaatiot voivat estää antibiootin vaikutuksen mutta sallia silti normaalin reaktion? ”Tämä on tutkimuksemme kiehtovin näkökohta”, Davies sanoo.

”Kyseessä on välttämätön toiminto, joten mutaatiot eivät voi muuttaa proteiinia liikaa”. Sen on kyettävä erottelemaan. Antibiootin erottaminen ja samalla normaalin sitoutumisen ja reaktion säilyttäminen substraatin kanssa on herkkä tasapainoilutehtävä, josta niiden on neuvoteltava”, hän sanoi.

Tämä tasapainoilu saattaa olla syynä siihen, että antibiooteille vastustuskykyinen tippuri ei ole levinnyt niin nopeasti kuin on odotettu.

”Kuntokustannus on olemassa. Ne eivät toimi aivan yhtä hyvin kuin taudille alttiit lajitoverinsa, ja luultavasti tästä syystä ne eivät leviä niin nopeasti kuin pelättiin”, Davies sanoi.

Vaikka resistenttityyppinen tippuri ei leviä niin nopeasti kuin kansanterveysviranomaiset pelkäsivät, taudille alttiiden tippuritapausten sekä muiden sukupuolitautien määrä on lisääntynyt.

Tulehdusdiagnoosit lisääntyivät CDC:n mukaan 67 prosenttia vuosien 2013 ja 2017 välillä.

”Odotamme, että tippuri kuluttaa lopulta viimeisenkin erittäin tehokkaan antibioottimme loppuun, ja lisähoitovaihtoehtoja tarvitaan kipeästi”, sanoi tohtori Gail Bolan, CDC:n sukupuolitautien ehkäisyosaston johtaja, kun se julkaisi nämä luvut.

Etelä-Carolinassa on neljänneksi eniten tippuria CDC:n lukujen analyysin mukaan, jonka on tehnyt Health Testing Centers, laboratoriotestauspalvelu.

MUSC:n tartuntatautien erikoislääkäri Eric Meissner, M.D., Eric Meissnerin mukaan ei ole täysin selvää, miksi sukupuolitautien määrä kasvaa.

”Tiedämme, että on olemassa todistetusti toimenpiteitä, joita yksilöt voivat käyttää, kuten kondomien säännöllinen käyttö, jotka vähentävät huomattavasti sukupuolitautiin sairastumisen todennäköisyyttä. Sukupuolitautien määrän kasvu viittaa siis siihen, että tarvitaan lisää kansanterveydellisiä toimia ja valistusta”, hän sanoi.

Vaikka tippuri ei olekaan kuolemaan johtava tauti, se voi hoitamattomana aiheuttaa elinikäisiä ongelmia, kuten hedelmättömyyttä ja alttiutta muille sukupuolitaudeille, kuten HIV:lle.

”Tärkeä asia, joka ihmisten on hyvä tietää, on se, että tippuri voi esiintyä oireettomana, joten pelkkään oireettomuuteen ei voi luottaa sen vakuuttamiseksi, että sinulla tai seksikumppanillasi ei ole tippuria”, Meissner sanoi. ”Seksuaalisesti aktiivisten ihmisten, joilla on riski altistua tippurille, tulisi käydä säännöllisesti testeissä.”

Niin kauan kuin Davies ja hänen ryhmänsä jatkavat työtään laboratoriossa. Seuraava askel on sen ymmärtäminen, miten proteiini voi edelleen suorittaa normaalin keskeisen tehtävänsä ja samalla välttyä antibiooteilta. Ryhmällä on joitakin ideoita, joita se aikoo testata, hän sanoi.

Meissner sanoi, että antibioottiresistenssi huolestuttaa lääkäreitä klinikalla.

”Vaikka tohtori Daviesin tutkima kanta on harvinainen, on tärkeää huomata, että resistenssin ilmaantuminen tippurissa on todellinen huolenaihe”, Meissner sanoi.

”Vaikka tohtori Daviesin tutkima kanta on harvinainen, on tärkeää huomata, että resistenssin ilmaantuminen tippurissa on todellinen huolenaihe.