Nowa metoda zwalczania bakterii opornych na antybiotyki
Antybiotyki, choć głównie z tym kojarzone, nie są stosowane wyłącznie do leczenia prostych zakażeń. Używa się ich bowiem także w przypadku bardziej złożonych interwencji medycznych, w tym chemioterapii, przeszczepów narządów i operacji serca, które w dużym stopniu zależą od ich skuteczności. „Niezwykle ważne jest, aby antybiotyki, którymi obecnie dysponujemy, były wykorzystywane w poprawny sposób”, wyjaśnia Mariana Pinho z portugalskiego Uniwersytetu NOVA w Lizbonie, koordynatorka projektu ChronosAntibiotics. „W dłuższej perspektywie bakterie mają niesamowitą zdolność nabywania oporności na praktycznie każdy antybiotyk”. Jest to jeden z powodów, dla których opracowywanie nowych środków przeciwdrobnoustrojowych jest tak trudnym i kosztownym procesem. Niestety, głównym problemem jest fakt, że nawet najbardziej obiecujący nowatorski lek może szybko stać się przestarzały z powodu oporności drobnoustrojów. I w wielu przypadkach jest tak, że firmy farmaceutyczne nie podejmują prac nad nowymi związkami, ponieważ przeprowadzanie kosztownych i czasochłonnych badań klinicznych jest dla nich po prostu nieopłacalne.
Nowe, skuteczne sposoby badania antybiotyków
Zespół projektu ChronosAntibiotics, wspieranego dzięki środkom pozyskanym od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, postanowił podejść do tego problemu w sposób dwutorowy. W pierwszej kolejności uczeni pragnęli lepiej zrozumieć, jak przebiega podział bakterii. Na tym etapie skupiono się na gronkowcu złocistym – Staphylococcus aureus, patogenie powodującym zakażenia szpitalne. „Jeśli uda nam się zrozumieć, w jaki sposób dany patogen się dzieli, możemy zacząć myśleć o nowych sposobach blokowania jego podziałów podczas zakażenia”, dodaje Pinho. Pierwszym etapem projektu było zbadania genów S. aureus przy użyciu mikroskopii fluorescencyjnej oraz uczenia maszynowego, które umożliwiło zautomatyzowaną analizę komórek. „Pozwoliło nam to określić etap cyklu komórkowego dziesiątek tysięcy komórek, a także zidentyfikować konkretne mutanty, które uległy uszkodzeniu w przebiegu cyklu komórkowego”, mówi Pinho. „Następnie zbadaliśmy biologiczną rolę białek, których brak zaobserwowaliśmy w każdej z tych zmutowanych komórek. Pozwoliło nam to odkryć nowe mechanizmy regulacji cyklu komórkowego, a także nieznane wcześniej białka potrzebne do prawidłowej segregacji chromosomów. Mają one kluczowe znaczenie dla przetrwania bakterii wewnątrz zakażonego gospodarza”.
Analiza związków hamujących wzrost bakterii
Lepsze zrozumienie procesów komórkowych bakterii pozwoliło na przejście do drugiego etapu projektu, który zakładał opracowanie bardziej wydajnych badań przesiewowych związków przeciwdrobnoustrojowych. Zespół opracował szczepy bakterii, które ulegają zjawisku fluorescencji pod wpływem związków zaprojektowanych w celu hamowania wzrostu bakterii. „Dążyliśmy do uzyskania szczepów, które reagują na obecność określonej klasy antybiotyków lub na inhibicję szlaku metabolicznego, który moglibyśmy obrać za cel leku”, wyjaśnia Pinho. „Przykładem może być hamowanie syntezy ściany komórkowej, biosyntezy kwasów tłuszczowych lub syntezy DNA”. Pinho i jej zespół uważają, że te szczepy bakterii mogą pomóc w stworzeniu skuteczniejszych metod przesiewowych i prowadzeniu badań nad potencjalnymi nowymi antybiotykami.
Zrozumieć biologię patogenów
Jeśli chodzi o realizację pierwszego założonego celu, Pinho uważa, że projekt wniósł cenny wkład w niezwykle ważny obszar, jakim jest kliniczna opieka zdrowotna. „Poznanie biologii patogenów zawsze ma znaczenie”, mówi. „Nie mogę mieć pewności, że nasze odkrycia bezpośrednio przyspieszą proces opracowywania nowych antybiotyków. Jeśli jednak nie spróbujemy dowiedzieć się więcej na temat tych organizmów, ograniczymy swoją zdolność do tworzenia nowych strategii przeciwdrobnoustrojowych”. Mówiąc o realizacji drugiego celu, Pinho podkreśla, że technologia badań przesiewowych wymaga dalszej optymalizacji. Niemniej jednak uczona ma nadzieję, że ta innowacja ostatecznie doprowadzi do odkrycia nowych środków przeciwdrobnoustrojowych. „Kolejnym długofalowym efektem tej inicjatywy jest wyszkolenie nowych naukowców, którzy uczyli się podczas projektu”, dodaje. „Mamy nadzieję, że będą kontynuować badania nad tym zagadnieniem, a ostatecznie staną na czele własnych laboratoriów”.
Słowa kluczowe
ChronosAntibiotics, bakterie, biologia, leki, przeciwdrobnoustrojowe, antybiotyki