Obranie za cel adhezji patogenów: nowa strategia przeciwdrobnoustrojowa?
Oporność na leki staje się istotnym zagrożeniem natury medycznej, ograniczając skuteczność antybiotyków i ułatwiając powrót chorób zakaźnych. Do tego zjawiska przyczyniają się błędne diagnozy kliniczne, w wyniku których przepisuje się niepotrzebne leki. Dlatego też w celu zwalczania problemu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe potrzebne jest opracowanie nowych środków przeciwdrobnoustrojowych oraz szybkiej i czułej diagnostyki in vitro.
Obieranie za cel adhezji patogenów
Projekt ViBrANT skupiał się na adhezji patogenów, pierwszym etapie ich cyklu życiowego. „Adhezja odgrywa kluczową rolę w zjadliwości, dyktując postępowanie procesu zakażenia. Zakłócając ten proces, możemy ograniczyć inwazję patogenów, a tym samym zakażenie”, wyjaśnia koordynator projektu Adrian Goldman. Bakterie przylegają do siebie, tworząc błony biologiczne; przylegają również do komórek gospodarza w celu zakażenia lub uniknięcia reakcji immunologicznej. Proces ten wspierają częściowo cząsteczki adhezyn białkowych, które oddziałują z receptorami gospodarza. Badanie ViBrANT podjęto przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” i zapewniło ono multidyscyplinarne szkolenie dla 15 naukowców na wczesnym etapie kariery. Nacisk położono na identyfikację i charakterystykę adhezyn występujących na powierzchni różnych bakterii i wirusów. Naukowcy odkryli na przykład, że białko M bakterii Streptococcus pyogenes wchodzi w interakcje z różnymi sieciami białek w zależności od mikrośrodowiska, potencjalnie wspomagając strategie unikania mechanizmów odpornościowych. Prace dotyczące przenoszonego przez kleszcze wirusa zapalenia mózgu zaowocowały skatalogowaniem 59 interakcji białek gospodarza z powierzchnią wirusa, z czego 56 nie było wcześniej znane – stanowiąc potencjalne cele dla szczepionek i leków. Ponadto określenie struktury i sekwencji niektórych adhezyn umożliwiło lepsze zrozumienie ich mechanizmów działania. Prace nad Gram-ujemnymi adhezynami autotransportera trimerycznego ujawniły ważne informacje na temat interakcji tych cząsteczek z celami gospodarza.
Przyłóżkowe badanie diagnostyczne
Wszystkie te informacje o adhezynach posłużyły do opracowania bioczujników do ich wykrywania, umożliwiając opracowanie badania w miejscu opieki nad pacjentem. Nowe narzędzia do wykrywania ważnych patogenów, takich jak Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus i SARS-CoV-2, wraz z markerami epidemiologicznymi, stanowią podstawę do poprawy diagnostyki. Inna część projektu dotyczyła powłok zapobiegających przyleganiu bakterii do powierzchni. W tym przypadku istotny był ładunek powierzchniowy: poprzez nadanie powłoce charakteru hydrofobowego lub hydrofilowego ograniczono przyczepność bakterii o około 90 %. Monitorowanie ewolucji genomowej patogenów Badacze śledzili, jak oportunistyczny patogen S. aureus na przestrzeni czasu zmieniał swój genom u zakażonych pacjentów. W podobny sposób monitorowali ewolucję szczepów P. aeruginosa u pacjentów z mukowiscydozą cierpiących na przewlekłe zakażenia płuc. Praca ta zwróciła uwagę na zachowania adaptacyjne tych dwóch ważnych patogenów, jak również na częstotliwość, z jaką ulegają one mutacjom. Jest to kluczowe dla wyjaśnienia powstawania oporności na antybiotyki. Ponadto podkreśliło to potrzebę genomowej charakterystyki izolatów klinicznych w czasie epidemii, ale także podejmowania decyzji klinicznych w oparciu o dowody.
Skutki zdrowotne i społeczno-gospodarcze
„Odkrycia projektu ViBrANT mogą zrewolucjonizować opiekę nad pacjentami”, podkreśla Goldman. Powłoki antyadhezyjne mogą być stosowane w wyrobach medycznych w celu zapobiegania zakażeniom szpitalnym, natomiast szybkie badanie w miejscu opieki nad pacjentem jest kluczowe dla szybkiego wykrycia i rozpoczęcia leczenia. W przypadku wirusów takich jak SARS-CoV-2 takie wykrywanie może zminimalizować rozprzestrzenianie się wirusa i pomóc w opanowaniu regionalnych ognisk choroby. Odpowiedź na problem oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe wymaga rozsądnego przepisywania antybiotyków i opracowywania nowych środków. Jak mówi Goldman: „Przyszłość to medycyna spersonalizowana, zapewniająca uzyskanie odpowiedniego dla zakażenia leku; można to osiągnąć tylko poprzez specyficzne cele, które wyłaniają się ze szczegółowej charakterystyki procesu zakażenia”.
Słowa kluczowe
ViBrANT, adhezja patogenów, bakterie, diagnostyka, antybiotykooporność, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus
