Konya Bilim Merkezi BilimUp

Tıbbi Biyoteknolojinin İlk Ürünü Antibiyotik Nasıl Keşfedildi?

Elif Sara
7 dk
1692

Antibiyotikler, tıp dünyasında devrim niteliğindeki bir buluş olarak kabul edilir ve bu güçlü ilaçlar, bakteri kaynaklı enfeksiyonlarla mücadelede kritik bir rol oynar. Bilim dünyasında yapılan birçok keşif gibi antibiyotiklerde bir rastlantı sonucunda keşfedilmiştir. Elbette, bu rastlantıyı dikkatli ve özverili bir şekilde incelemek antibiyotiğin bir ürün olarak üretilmesini ve kullanımını sağlamıştır.


Antibiyotik Nasıl Keşfedildi?

3 Eylül 1928 yılında, İskoç bakteriyolog Alexander Fleming, laboratuvarında çıbanlara, boğaz ağrılarına ve apselere neden olan Staphylococcus bakterilerini hastalarından izole edip incelemek için deney kaplarına (petri) yerleştirdi. Bakterilerle dolu kapları bir süreliğine bıraktığı yerde unutan Fleming, tekrar kaplara baktığında alışılmadık bir detay fark etti.
Kap yüzeyinin bazı bölgelerinde küf oluşmuş ve bakteri popülasyonu yok olmuştu. Bu küf, Penicillium cinsi bir mantardı ve ürettiği madde, penisilin adı verilen antibiyotikti. Fleming'in bu tesadüfi gözlemi, ilk kez bir mikroorganizmanın, bakterilere karşı doğal bir öldürücü etki sergileyebileceğini gösteriyordu. Bu keşif, antibiyotiklerin temelini oluşturdu ve tıp dünyasında bir devrim başlattı.
Penisilin ile bakteriyel hastalıklara karşı antibiyotik çalışmaları başladı. Antibiyotiklerin piyasaya sürülmesinden önce zatürre, bel soğukluğu veya romatizmal ateş gibi enfeksiyonların etkili bir tedavisi yoktu. Hastaneler kesik veya çizik nedeniyle kan zehirlenmesi geçiren insanlar yalnızca bekliyor ve eğer bağışıklık sistemi yeterince güçlüyse hastalık iyileşebiliyordu. Bu sürecin ne kadar zor olduğunu tahmin etmek zor değil. Dolayısıyla antibiyotikler tarih boyunca kritik derecede öneme sahiptir.



Antibiyotiklerin Saflaştırılması

Antibiyotikler, bakteri ve mantarlar tarafından üretilen, rakip mikrobiyal türleri öldürebilen veya üremesini önleyebilen bileşiklerdir. Bu bileşikler eski çağlarda kullanılmıştır. Örneğin eski Mısırlıların enfeksiyon kapmış yaralara küflü ekmek lapası uygulaması yapmışlardır. Ancak ilk bilimsel keşif Alexander Fleming tarafından yapılmıştır.
Fleming'in keşfinden sonra Penicillium mantarlarının salgıladığı Penisilin maddesini saflaştırma çalışmaları başlamıştır. A. Fleming tarafından yapılan saflaştırılma çalışmaları başarılı olamamıştır. Penisilini laboratuvarda bir ilaca dönüştüren kişiler, Oxford Üniversitesi Sir William Dunn Patoloji Okulundan Howard Florey, Ernst Chain ve meslektaşlarıydı.
1940 yılında Florey, penisilinin fareleri ölümcül Streptokok enfeksiyonuna karşı koruyabildiğini gösteren hayati deneyler gerçekleştirdi. Daha sonra, 12 Şubat 1941'de 43 yaşındaki polis memuru Albert Alexander, Oxford penisilini alan ilk kişi oldu. Ancak, penisilin miktarının yetersizliğinden dolayı hayatını kaybetti.
Penisilinin enfeksiyonlara karşı yararı anlaşılmıştı ancak fazla miktarda üretilmesi gerekliydi. Yapılan birçok iş birliği sonucunda Penicillium küfü konusunda önde gelen bir mikolog ve otorite olan Tarım Bakanlığı'ndan Robert Thom'a ve sonunda fermantasyon konusundaki uzmanlığı nedeniyle Bakanlığın Peoria, İllinois'deki Kuzey Bölgesel Araştırma Laboratuvarı'na (NRRL) yönlendirildi ve büyük ölçekte penisilin üretimi gerçekleştirildi.

Günümüzde Antibiyotik Araştırmaları ve Biyoteknoloji

Günümüzde antibiyotik araştırmaları, biyoteknoloji alanındaki hızlı gelişmelerle birleşerek, mikroorganizmalarla mücadelede yeni ve etkili stratejilerin geliştirilmesine yönelik bir süreç içerisindedir. Bilim insanları, antibiyotik direnci gibi ciddi tehditlere karşı çözümler bulmak ve daha güvenli, spesifik tedaviler geliştirmek için çeşitli disiplinler arasında iş birliği yapmaktadır.
Biyoteknoloji, genetik mühendislik ve nanoteknoloji gibi alanlardaki ilerlemeler, antibiyotik araştırmalarına yeni bir boyut kazandırmaktadır. Biyoteknoloji, bitki, hayvan veya mikroorganizmaların kullanılarak yeni organizmalar oluşturulan, hücre sistemlerini değiştirmeyi amaçlayan bir teknoloji alanıdır.
Genetik mühendislik sayesinde, mikroorganizmaların genetik yapısı üzerinde özelleştirilmiş değişiklikler yapılabilir ve bu da daha etkili antibiyotiklerin tasarlanmasına olanak tanımaktadır. Aynı zamanda, nanoteknoloji uygulamaları, ilaçların hedef mikroorganizmalara karşı daha seçici olmasını sağlamakta ve böylece istenmeyen yan etkileri en aza indirmektedir.

Antibiyogram testi antibiyotiklerin mikroorganizmalar üzerindeki etkisini ölçmek için uygulanır.
Antibiyotik örneklerinin etrafında oluşan halkalar (zone) antibiyotik etkisinin ölçü çapını gösterir.

Biyoteknoloji alanında farklı çalışmalar yürütülmektedir. Farklı bakteriyel kaynaklardan doğal antibiyotikler elde edilmektedir. Antibiyotikler belirli bakteriler üzerinde kullanıldıkça bakteriler bu antibiyotiği tanır ve savunma mekanizması oluşturur. Bu mekanizmayı kırmak için biyoteknolojik yöntemler kullanılır. Yapılan çalışmalarda, bakterilerin genetik kodları düzenlenir ve direnci kırılır. Diğer çalışmalar da ise bakterinin daha fazla antibiyotik üretilmesi sağlanır. Aktinomisetler isimli bakterilerin genetiği değiştirilmiş ve daha fazla antibiyotik üretmesi sağlanmıştır. Hedefleme çalışmalarında ise bakterilerin hücre duvarları nanoparçacıklar ile seçilip hedeflenmiştir. 

Antibiyotik Direnci: Gelişen Tehlike ve Bilimsel Mücadele

Antibiyotik direnci, günümüzde giderek artan bir tehdit oluşturan bir sağlık sorunudur. Antibiyotiklerin aşırı ve hatalı kullanımı, bu direncin hızla yayılmasına yol açmaktadır. Bu durum, bir zamanlar tedavi edilebilen enfeksiyonların artık tedavi edilemez hale gelmesine neden olabilir, bu da sağlık sistemlerini ve küresel sağlığı ciddi şekilde etkileyebilir.
Birçok antibiyotik, bakterilerin neden olduğu enfeksiyonları (bakteriyel enfeksiyonlar) tedavi eder ve hastalığın yayılmasını önler. Ancak eskiden bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılan bazı antibiyotikler artık etkisini yitirmiş ve kullanılamaz hale gelmiştir. Bu durum antibiyotik direnci olarak tanımlanmaktadır. Bakteri antibiyotiği tanımış ve savunma mekanizması geliştirmiştir. Savunma mekanizması geliştiren 1. nesil bakteriler, savunma mekanizmalarını DNA’larına kodlar ve sonraki nesillere aktarır. Böylece yayılmaya veya hastalıklara neden olmaya devam eder. Yeni bir antibiyotiğin geliştirilmesi ise uzun zaman alabilir.



Antibiyotik Direncinin Sonuçları

Uzun yıllar boyunca yeni antibiyotiklerin piyasaya sürülmesi, antibiyotik direncinin gelişmesine engel oldu. Ancak son yıllarda ilaca karşı direncin artması, artan sayıda sağlık sorununa yol açtı.
Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl antibiyotiğe dirençli bakterilerden kaynaklanan 2,8 milyondan fazla enfeksiyon meydana geliyor ve bu da 35.000 ölümle sonuçlanıyor.
İlaca dirençli enfeksiyonların diğer sonuçları ise şunlardır:
  • Daha ciddi hastalıkların görülmesi
  • Daha uzun iyileşme süresi
  • Daha fazla sağlık hizmetine ihtiyaç duyulması
  • Daha pahalı tedaviler
Antibiyotik direnci dünyanın en acil sağlık sorunlarından biridir. Antibiyotiklerin aşırı ve yanlış kullanımı antibiyotik direncine yol açan temel faktörlerdir. Halkın tamamı, sağlık hizmeti sağlayıcıları ve hastaneler, ilaçların doğru kullanımının sağlanmasına yardımcı olabilir. Bu, antibiyotik direncinin büyümesini azaltabilir.



Antibiyotik Bilinçli Kullanımı

Genellikle antibiyotik yönetimi olarak adlandırılan antibiyotiklerin doğru kullanımı için öneriler şu şekildedir:
  • Size antibiyotik reçetesi vermesi için sağlık uzmanınıza baskı yapmaktan kaçının. Semptomların nasıl tedavi edileceği konusunda sağlık uzmanınıza danışın.
  • Ellerinizi düzenli olarak en az 20 saniye boyunca sabun ve suyla yıkayın.
  • Antibiyotik tedavisi gerektiren bakteriyel enfeksiyonlardan kaçınmak için kesikleri veya yaraları temizleyin.
  • Önerilen tüm aşıları alın. Bazı aşılar difteri ve boğmaca (boğmaca) gibi bakteriyel enfeksiyonlara karşı koruma sağlar. Seyahatten önce de aşıya ihtiyacınız olup olmadığını kontrol edin.
  • Gıda yoluyla yayılan bakteriyel enfeksiyona yakalanma riskinizi azaltın.
  • Çiğ süt içmeyin.
  • Yemek yapmadan önce ve yemeden önce ellerinizi yıkayın.
  • Yiyecekleri güvenli bir iç sıcaklığa kadar pişirin.
  • Antibiyotikleri yalnızca sağlık uzmanınız tarafından reçete edildiği şekilde kullanın. Öngörülen günlük miktarı alın.
  • Tedavinin tamamını tamamlayın.
  • Herhangi bir yan etkiniz varsa sağlık uzmanınıza bildirin.
  • Daha sonraki bir hastalık için asla kalan antibiyotikleri almayın. Doğru antibiyotik olmayabilirler. 
  • Asla başkası için yazılan antibiyotikleri almayın veya başkasının sizin antibiyotiğinizi almasına izin vermeyin.
Yeni antibiyotik ilaçları geliştirmek bilim dünyasında oldukça önemlidir. Bu yüzden birçok antibiyotik ilaç geliştirme çalışması yürütülmektedir. Ancak, bakterilerin antibiyotiklere karşı savunma ve uyum hızına yetişmek oldukça zorlayıcıdır. Bilinçli antibiyotik kullanımı ile antibiyotik direnci azalacaktır.

Kaynakça
  1. Clardy, J., Fischbach, M. & Walsh, C. New antibiotics from bacterial natural products. Nat Biotechnol 24, 1541–1550 (2006). https://doi.org/10.1038/nbt1266 
  2. Mitousis, L., Thoma, Y., & Musiol-Kroll, E. M. (2020). An update on molecular tools for genetic engineering of actinomycetes—the source of important antibiotics and other valuable compounds. Antibiotics,9(8),494. https://doi.org/10.3390/antibiotics9080494 
  3. Schaenzer, A. J., & Wright, G. D. (2020). Antibiotic resistance by enzymatic modification of antibiotic targets. Trends in molecular medicine, 26(8), 768-782.  
  4. https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenicillin.htm l

Benzer Makaleler
Başka Bir Yüzyılda Yeniden Dünyaya Gelme İmkanımız Olabilir Mi?
Plastik Yiyen Bakteriler Atık Sorununu Çözebilir Mi?
İnsanlığın İyiliği İçin Canlılığı Şekillendirmek: Biyoteknoloji Nedir?
Antibiyotik Direnci
PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) Nedir?
Küften Kurtulmak Mümkün Mü? Küften Kurtulmanın Yolları
Küflenmiş Ekmek Yemek Tehlikeli Midir?
mRNA Aşılarının Nobel Tıp Ödülü'ne Yolculuğu
Kadın Ve Erkeklerin Vücutlarında COVID-19’a Karşı Oluşan Tepki Farklılık Gösteriyor Mu?
En Fazla Bakteri Mutfak Süngerlerinde
ANASAYFA
RASTGELE
KATEGORİLER
POPÜLER
EN YENİLER