แนวทางในการเลือกใช้ยาปฏิชีวนะสำหรับงานวิจัย

เมื่อต้องการใช้ยาปฏิชีวนะในงานวิจัย มีแนวทางสองสามข้อที่สามารถช่วยให้การตัดสินใจเลือกง่ายขึ้น สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงคือ ต้องการคัดเลือกเซลล์อะไรและยาปฏิชีวนะชนิดใดที่สามารถใช้คัดเลือกเซลล์ที่ต้องการได้ ในบทความนี้จะกล่าวถึงกลไกการทำงานของยาปฏิชีวนะว่าแต่ละชนิดจะมีประโยชน์มากที่สุดเมื่อใด  และสิ่งที่สามารถใช้ทดแทนยาปฏิชีวนะบางชนิดได้

1. Ampicillin vs. Carbenicillin

ยา Ampicillin และ Carbenicillin จัดอยู่ในกลุ่ม beta-lactam เป็นยาที่ออกฤทธิ์ครอบคลุมเชื้อได้ค่อนข้างกว้างขวาง (broad-spectrum) ต้านเชื้อแกรมบวกและแกรมลบได้ดี รวมทั้งยา Penicillin derivatives ได้แก่ Cephalosporins Carbapenems และ Monobactams ก็รวมอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย กลไกการทำงานของยาปฏิชีวนะกลุ่ม beta -lactams จะยับยั้งการสร้างผนังเซลล์ของเชื้อ โดย beta-lactam ring ของยาจับกับ penicillin-binding proteins ทำให้ผนังเซลล์เกิดความเสียหาย การดื้อยาของยาปฏิชีวนะในกลุ่มนี้สามารถเกิดได้จากเอนไซม์ beta-lactamases ที่ถูกสร้างจากภายในเชื้อเอง ซึ่งส่งผลให้โครงสร้าง beta-lactam ring ในยาถูกทำลายไป

Ampicillin-มีโครงสร้างที่ประกอบด้วย thiazolidine ring และหมู่ข้างจะเชื่อมต่อกับ beta-lactam ring เป็นหนึ่งในยาปฏิชีวนะที่ถูกใช้มากที่สุดในการทดลองเพื่อคัดเลือกแบคทีเรียต้านยา (resistant bacteria selection) ตัวยาจะสลายตัวค่อนข้างเร็ว ดังนั้นสำหรับเพลทที่มียานี้จะเก็บไว้ได้มากที่สุด 4 สัปดาห์ และอาจเกิดการเติบโตของเชื้อที่ไม่ถูกเลือก (satellite colonies) ขึ้นบนเพลทได้

Carbenicillin-ยาตัวนี้จะแตกต่างกับยา Ampicillin เพราะมันประกอบด้วยหมู่ benzyl และฤทธิ์ยาจะเสถียรกว่าเมื่ออยู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อ เนื่องจากสามารถทนต่อความร้อนและกรด ทำให้นิยมใช้ยา Carbenicillin สำหรับการทดลองในปริมาณมาก และยังทำให้เกิดการเติบโตของเชื้อที่ไม่ถูกเลือก (satellite colonies) น้อยกว่ายา Ampicillin เพราะมีความไวต่อเอนไซม์ beta-lactamase น้อย

Bottom line: ยาปฏิชีวนะทั้ง 2 ชนิดสามารถใช้ในงานทดลองคัดเลือกโปรคาริโอตได้ ขึ้นอยู่กับราคาที่ยอมรับได้ โดยทั่วไปแล้วควรใช้ Ampicillin เว้นแต่ทำการทดลองที่ต้องการความเสถียรมากกว่า อย่างเช่น การทดลองในปริมาณมาก แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว Carbenicillin จะมีราคา 2-4 เท่าของราคาของ Ampicillin การซื้อยาปฏิชีวนะสำหรับงานวิจัยผ่าน GoldBio ก็สามารถลดค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก

2. Cefotaxime vs. Vancomycin

Cefotaxime- ยา Cefotaxime เป็นรุ่นปรับปรุงที่ 3 ของยา cephalosporin ที่มีกลไกต้านเชื้อโดยยับยั้งการสังเคราะห์ผนังเซลล์เหมือนกับยากลุ่ม beta-lactam มักถูกใช้คัดเลือก Agrobacterium tumefaciens ในการทดลองการเปลี่ยนแปลงของพืช เนื่องจากยา Cephalosporin ที่ความเข้มข้นสูงจะเป็นพิษต่อพืช สิ่งสำคัญคือ Cefotaxime และยาปฏิชีวนะ Cephalosporin รุ่นที่ 3 อื่นๆ นั้นมีประสิทธิภาพในการต่อต้านแบคทีเรียแกรมลบได้ดี

Vancomycin-เป็นยาปฏิชีวนะในกลุ่ม glycopeptide ที่ใช้ทั่วไปในงานเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช มีกลไกการทำงานคือไฮโดรเจนจะจับกับ D-alanyl-D-alanine C-terminus ของเปปไทด์ในเชื้อแบคทีเรีย ที่เป็นการขัดขวางการสร้างผนังเซลล์ ยา Vancomycin มีความเหมือนกับยา Cefotaxime คือมีความเป็นพิษต่อพืชต่ำ แตกต่างที่จะต้านเชื้อแกรมบวกได้ดีกว่าแกรมลบ

Bottom line: ยา Cefotaxime และยา Vancomycin ถูกใช้ในการงานด้านเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชทั้งคู่ ขึ้นอยู่กับว่าคุณจะทำการคัดเลือกเชื้อชนิดใด ยา Cefotaxime จะต้านเชื้อแกรมลบ ส่วนยา Vancomycin จะต้านเชื้อแกรมบวก

3. Gentamicin vs. Streptomycin vs. Spectinomycin

ยา Gentamicin Streptomycin และ Spectinomycin จัดอยู่ในยาปฏิชีวนะกลุ่ม Aminoglycoside ออกฤทธิ์ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของเชื้อ โดยจับกับ Ribosomal subunits นำไปสู่การก่อตัวของเยื้อหุ้มเซลล์ที่ทำงานไม่สมบูรณ์

Gentamicin-โดยทั่วไปแล้วจะใช้ Gentamicin เพื่อป้องกันการเติบโตของเชื้อที่ไม่ถูกเลือก (satellite colonies) เนื่องจากออกฤทธิ์แบบกว้างขวางและมีความเสถียรสูง ทนต่อความร้อนขณะ Autoclave ได้

Streptomycin-มักนิยมใช้ในงานเพาะเลี้ยงเซลล์เหมือนกับ Gentamicin ทั้งคู่สามารถละลายน้ำและยับยั้ง 30s ribosomal subunit ได้ Streptomycin ออกฤทธิ์ต้านเชื้อแกรมลบและเชื้อแกรมบวกบางชนิดเท่านั้น Gentamicin มักใช้ในความเข้มข้นน้อยกว่า Streptomycin ในขณะที่รวมยา Streptomycin และ Penicillin ปรากฏว่า Streptomycin-penicillin combination สามารถเป็นตัวยับยั้งการติดเชื้อแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพในการเพาะเลี้ยงเซลล์ได้ดีขึ้น

Spectinomycin-มีโครงสร้างประกอบด้วย Carbon ring และหมู่ฟังก์ชัน Amine ใช้สำหรับการทดลองคัดเลือกพืชที่มียีน Spcr เช่นเดียวกับการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน

Bottom line: เมื่อเปรียบเทียบกับ Streptomycin-penicillin combination ยา Gentamicin มีความเสถียรมากกว่าที่ pH ต่ำ และมีประสิทธิภาพมากกว่าในการควบคุมการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ในบางกรณีสามารถใช้ Spectinomycin แทน Streptomycin เพื่อเพิ่มความเสถียรมากขึ้น แต่เมื่อไม่ต้องการความเสถียรที่เพิ่มขึ้น ควรใช้ Streptomycin เพราะมีราคาคุ้มค่ากว่ามาก

ที่มา https://www.goldbio.com/articles/article/a-guide-for-choosing-between-commonly-used-antibiotics