Znanstvenici su možda otkrili novo oružje u borbi protiv superbugova otpornih na antibiotike: lijekova koji smrzavaju evoluciju bakterija u njegovim tragovima.
Bakterije otporne na antibiotike su oni mikrobi koji nekako prežive čak i pod naletom megadrugova koji su ih htjeli ubiti. Svake godine najmanje 2,8 milijuna ljudi u SAD-u uhvati jednu od tih super jakih bakterija ili otpornih gljivica, pokazuju Centri za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC).
Jedan od načina na koji se bakterije razvijaju postaju „otporne na antibiotike“ je skupljanjem slobodno plutajućeg genetskog materijala iz svog okruženja. Nakon toga uključuju uklonjene gene u svoj DNK. Na taj način bakterije mogu sakupljati gene prolivene iz mikroba koji su već otporni i na taj način sami dobivati otpornost. Ali bakterije ne mogu uhvatiti nadoknađene djeliće DNK bez odgovarajuće opreme; "bube" prvo moraju ući u stanje zvano "kompetencija" za izgradnju strojeva potrebnih za vađenje genetskog materijala iz njihove okoline.
Bakterije postaju kompetentne kada su izložene stresu, kao na primjer kada su izložene antibiotskim tretmanima. Studije sugeriraju da nekoliko uobičajenih klasa antibiotika zapravo potiče širenje otpornosti na antibiotike gurajući bakterije u stresno stanje. Ali sada, novo istraživanje o bakterijama Streptococcus pneumoniae istaknuo je potencijalno rješenje ovog paradoksalnog problema: lijekovi koji priječe da bakterije postanu kompetentne.
Za studiju, objavljenu u utorak (3. ožujka) u časopisu Cell Host & Microbe, istraživači su ovu strategiju testirali na modelu miša i uspješno blokirali nekoliko sojeva S. pneumoniae od postajanja kompetentnim i razmjene gena unutar miševa. Bakterija, koja obično živi u ljudskom nosu i grlu, može izazvati ozbiljne infekcije ako se premjeste u krvotok, sinuse, uši, pluća ili tkiva koja prekrivaju mozak ili leđnu moždinu, navodi CDC.
Antibiotici su jedini dostupni lijek za ove infekcije, ali u više od 30% slučajeva S. pneumoniae sojevi su otporni na jedan ili više antibiotika. Ako se takozvani lijekovi protiv evolucije pokažu sigurnim za ljude, možda bi lijekovi mogli pomoći u sprečavanju dobivanja otpornosti više sojeva, sugerirali su istraživači.
Zaustavljanje širenja
Istraživači su pregledali više od 1300 lijekova kako bi se utvrdilo koji bi od njih mogao zaustaviti brušenje. Rezultati su ukazali na 46 takvih lijekova, uključujući antipsihotike, antimikrobne lijekove i lijekove protiv malarije. Iako različiti, svi lijekovi sprječavaju kompetenciju u malim dozama putem istog mehanizma, otkrili su istraživači.
"Put kompetencija proučava se desetljećima, a znamo sve ključne komponente", autori studije Jan-Willem Veening, profesor na katedri za fundamentalnu mikrobiologiju na švicarskom sveučilištu u Lausanne, i Arnau Domenech, postdoktorski istraživač u Veeningovu laboratorija, javili su Live Scienceu u e-poruci.
Jedna ključna komponenta, poznata kao protonska sila (PMF), omogućuje stanici da proizvodi energiju, unosi hranjive tvari i prijevoz tereta u i iz svog tijela. Kad bakterije pređu u to kompetentno stanje, obično ispumpaju peptid zvan CSP, koji se akumulira izvan stanice i pokreće kompetenciju (sposobnost hvatanja otpadaka otpornih na antibiotike) nakon što se izgradi preko određenog praga.
Ali kada se podvrgavaju lijekovima protiv evolucije, S. pneumoniae više ne može održavati normalan PMF, a transporter koji obično pumpa kvarove CSP-a. "Kako je put kompetencije strogo reguliran, ako se CSP ne izvozi, izraz ključnih spojeva je blokiran i kompetencija je inhibirana", rekli su Domenech i Veening.
Autori su testirali učinak odabranih lijekova - antimikrobnih, antipsihotičkih i antimalarijskih - na kultivirane S. pneumoniae i otkrili su da su svi blokirali kompetenciju tako što su poremetili tu komponentu PMF-a. Našli su iste rezultate i u živim miševima i u ljudskim stanicama u laboratorijskim jelima.
"Ljepota ovog djela je u tome što smo pronašli nekoliko spojeva ... koji mogu malo poremetiti PMF bez utjecaja na normalan rast stanice", dodali su Domenech i Veening.
"To ometa rast bakterija koje pokreću selekciju otpornosti", rekao je Andrew Read, profesor ekologije i biologije bolesti na Državnom sveučilištu Pennsylvania koji nije bio uključen u studiju. Ako lijekovi mogu blokirati kompetenciju bez pokretanja stanica na razvoj otpornosti, "bube bi ostale osjetljive" na liječenje antibioticima, rekao je.
Buduće studije bit će potrebne kako bi se utvrdilo mogu li se lijekovi protiv "evolucije" realno koristiti u kombinaciji s antibioticima kako bi se spriječilo širenje rezistencije na antibiotike ", istakli su autori u svom radu. "Naši će sljedeći koraci biti provjera jesu li specifični za Streptococcus pneumoniae ili ako također mogu blokirati stjecanje otpornosti na druge ljudske patogene ", rekli su Domenech i Veening za Live Science. Čitali su kako je filozofija uništavanja evolucije kako bi se spriječio otpor trebala prenijeti i na druge bugove, ali točni ciljevi lijekova mogu se razlikovati između njih.
Znanstvenici će u razvoju lijekova za ljudsku upotrebu morati biti pametni u načinu dizajniranja kliničkih ispitivanja, dodao je Read. "To je 'zaštititi terapijski' lijek, a ne sam terapeutski", što znači da cilj lijekova ne bi bio, prema recimo, liječiti ljude, već umjesto toga spriječiti otpor, rekao je.
"Umjesto da ciljaju ubijanje kukaca", kao što mnoge skupine to žele postići novim antibiotičkim lijekovima, "to pokušava zaustaviti unos genetskih varijacija na koje selekcija može djelovati." Pročitajte, rekao je. "Za mene su sjajni prvi koraci - krenimo."
