Antybiotykooporność coraz poważniejszym problemem. Wyizolowane ze śliny peptydy mogą się sprawdzić w walce z bakteriami wielolekoopornymi

Poszukiwanie alternatyw dla antybiotykoterapii nabiera coraz większego tempa. Duże nadzieje, zwłaszcza w kontekście szczepów wielolekoopornych, naukowcy wiążą z bakteriocynami i bakteriofagami. Badacz z Uniwersytetu Wrocławskiego prowadzi prace nad bakteriocyną, będącą peptydem izolowanym z ludzkiej śliny. Za swoje badania otrzymał Złoty Medal Chemii. Tymczasem problem antybiotykooporności może wynikać w dużej mierze z niewiedzy. Z Eurobarometru wynika, że tylko połowa Europejczyków zdaje sobie sprawę, że antybiotyki nie są skuteczne w walce z wirusami.

– Mówi się, że powoli zmierzamy do końca ery antybiotyków. Coraz więcej antybiotyków przechodzi do lamusa, ponieważ coraz więcej szczepów bakterii nabiera oporności, jak na przykład MRSA – gronkowiec złocisty odporny na metycylinę, który tak naprawdę nabrał odporności na wszystkie antybiotyki na bazie penicyliny. Mamy też różne inne szczepy bakterii, jak VRSA, które nabrały oporności na większość znanych antybiotyków, i właśnie dlatego szukamy nowych strategii, które mogą nas uratować w tej kończącej się erze antybiotyków – mówi agencji Newseria Jan Kachnowicz z Uniwersytetu Wrocławskiego, laureat 14. edycji konkursu Złoty Medal Chemii.

Nagrodzona w konkursie Instytutu Chemii Fizycznej PAN praca autorstwa Jana Kachnowicza została napisana pod opieką naukową dr Joanny Wątły i dr hab. Anety Jezierskiej, prof. UWr. Przedmiotem pracy były badania nad pochodzącym z ludzkiej śliny peptydem drobnoustrojowym. Laureat połączył w swojej pracy badania eksperymentalne z modelowaniem komputerowym w celu zrozumienia struktury tego peptydu oraz opisania jego właściwości, w szczególności określił rolę histydyny w zdolności peptydu do wiązania jonów metali, co może odgrywać kluczową rolę w jego aktywności biologicznej. Zrozumienie występujących mechanizmów ma istotne znaczenie nie tylko w pogłębianiu wiedzy o funkcji naturalnych peptydów przeciwdrobnoustrojowych, ale także w projektowaniu nowych, skutecznych środków terapeutycznych.

– Mój projekt dotyczy badań nad bardzo poważnym problemem, który dotyczy nas wszystkich, a mianowicie antybiotykooporności wśród różnych patogenów. Jest to problem coraz bardziej rosnący, jeszcze wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jakie to niesie za sobą konsekwencje, jednak powstają coraz bardziej alarmujące szczepy bakterii, nowe patogeny i powoli brakuje nam narzędzi do ich zwalczania. Właśnie to jest tematyką mojej pracy, badam jeden peptyd, który może mieć potencjalne właściwości przeciwdrobnoustrojowe – wyjaśnia Jan Kachnowicz.

W związku z narastającą antybiotykoopornością wysiłki mikrobiologów skupiają się obecnie w dużej mierze wokół tego, by wyłonić substancje, które mogłyby stanowić alternatywę dla antybiotyków. Problemem są zwłaszcza wielolekooporne szczepy bakterii. Najbardziej obiecujące wyniki badań nad substancjami mogącymi je zwalczać dotyczą dwóch rodzajów cząsteczek bakteriocyn i bakteriofagów.

Bakteriocyny to właśnie peptydy, małe białka produkowane wyłącznie przez bakterie po to, by zabijać inne bakterie. Ich działanie jest podobne do antybiotyków. Zasadnicza różnica jest taka, że ich spektrum działania przeciwbakteryjnego jest bardzo wąskie. Poszczególne bakteriocyny działają tylko na określone szczepy bakterii, nie wpływając przy tym na mikrobiom skóry czy mikrobiotę jelitową. Nie wykazują ponadto toksycznego działania wobec komórek eukariotycznych.

Bakteriofagi to z kolei wirusy specyficznie infekujące bakterie, co oznacza, że są zupełnie nieszkodliwe wobec komórek budujących organizmy ludzi czy zwierząt. Również bakteriofagi są skierowane przeciwko określonym rodzajom czy szczepom bakterii. Kontakt takiego wirusa z bakterią wykazującą wrażliwość na nią prowadzi do przeniknięcia patogenu do atakowanych komórek, namnożenia go i uwalniania wirionów potomnych. Taki mechanizm działania powoduje rozpad komórek bakterii. Oznacza to, że bakteriofagi są precyzyjnie i wybiórczo działającymi środkami antybakteryjnymi.

Odejście od antybiotyków na rzecz bakteriocyn i bakteriofagów wydaje się być tylko kwestią czasu. Dzieje się tak, ponieważ zatrzymanie procesu uodparniania się szczepów na zwalczające je substancje chemiczne jest praktycznie niemożliwe. Mikrobiolodzy już od lat ostrzegają, że grozi nam powrót do sytuacji, z jaką mierzyliśmy się przed wynalezieniem penicyliny.

– Możemy usłyszeć różne prognozy, jak na przykład to, że od roku 2050 z powodu infekcji wywołanych bakteriami antybiotykoopornymi będzie ginąć nawet 10 mln ludzi rocznie. Infekcje wywołane tymi bakteriami mają bardzo wysoki odsetek śmiertelności, który może sięgać nawet 90 proc. Przemysł farmaceutyczny jest bardzo dużą gałęzią ogólnego przemysłu, dlatego wydaje mi się, że powoli, za kilkadziesiąt lat będziemy odchodzili od terapii antybiotykowych, ponieważ po prostu stracą one swoje właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Będziemy szukali nowych narzędzi i może się okazać, że właśnie peptydy przeciwdrobnoustrojowe albo ich odpowiedniki, jakieś analogi zastąpią antybiotyki – przewiduje badacz z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Co ciekawe, bakteriocyny zostały odkryte w podobnym czasie, co antybiotyki. Odkrycie przez Alexandra Fleminga penicyliny jest datowane na rok 1928, podczas gdy belgijski mikrobiolog André Gratia odkrył bakteriocyny w roku 1925. Jednak to dokonanie Fleminga spotkało się z większym zainteresowaniem, a potem chętniej było rozwijane przez koncerny farmaceutyczne. Temat bakteriocyn na dobre powrócił do debaty naukowej dopiero w momencie, w którym trzeba było zacząć szukać nowych metod zwalczania groźnych szczepów. Środki z tej grupy są już z dobrymi rezultatami stosowane w weterynarii. Zastosowanie u ludzi wymaga natomiast dużo bardziej zaawansowanych i kosztownych badań.