Nove strategije za uporabo „starih“ antibiotikov
(04.05.2014) Raziskovalci iz Tubingerja so ugotovili, zarak bakterijski povzročitelji priljubljen antibiotik fosfomicin delno prenašajo.
Razširjanje multirezistentnih povzročiteljev bolezni dandanes velja tako med strokovnjaki s področja medicine kot v splošni javnosti za naraščajočo nevarnost. Temu odgovarjajoče je tudi iskanje novih in učinkovitejših antibiotikov, ki je v zadnjih letih zmeraj očitneje.
Razvoj in odkrivanje novih učinkovin pa ni le drago temveč tudi dolgotrajno. Če se bi strokovnjaki lahko posvečali optimizaciji že obstoječih terapevtikov, bi lahko občutno privarčevali s časom.
To pot morda odpira raziskovalna skupina profesorja Christopha Mayera z Inštituta za mikrobiologijo in infekcijsko medicino Univerze v Tubingenu, ki je vključena v posebno, skupno raziskovalno področje različnih fakultet pod imenom „Bakterijska celična stena“.
V sodelovanju z Visoko šolo za kemično biologijo Univerze v Konstanzu in ob finančni podpori podjetja Dr. Kade so strokovnjaki ugotovili, kako patogene bakterije iz rodu Pseudomonas reciklirajo pomemben gradnik svoje celične stene in tako zaobidejo delovanje antibiotika fosfomicina. Znanstveniki so tako s pojasnjevanjem te „samodejne“ rezistence postavili osnovne točke za učinkovitejšo uporabo protibakterijskega sredstva.
Bakterije iz rodov Pseudomonas in Acinetobacter povzročajo predvsem v zdravstvenih ustanovah pogosto okužbe ran, smrtno nevarne infekcije pljuč in možganskih open, nekoliko redkeje pa tudi zastrupitve krvi (sepse) in so ob tem močno odporne proti mnogim antibiotični sredstvom.
Celična stena bakterij je zgrajena drugače, kot zunanja membrana celic človeka. Najpomembnejša razlika je, da bakterijske celice vsebujejo peptidoglikan, makromolekulo iz sladkorjev in aminokislin, ki ustvarja obsežne mreže ter na ta način omogoča celici visoko mehanično stabilnost.
Za bakterije je proizvodnja peptidoglikana neobhodna. Zaradi tega njen splošen metabolizem predstavlja pomemben cilj za antibiotične učinkovine. Če celica ni sposobna proizvodnje nove stene, se tudi ne bo mogla razmnoževati in infekcija je uspešno zaustavljena.
Antibiotik fosfomicin na primer preprečuje gradnjo celične stene tako, da moti nastajanje prekurzorja peptidoglikana. Znanstveniki pa so sedaj na novo ugotovili, da bakterije Pseudomonas prekurzorja ne proizvajajo zmeraj na novo, ampak ga delno reciklirajo in ponovno uporabijo kot gradnik.
Prekurzorji za peptidoglikan obidejo proces, ki ga pri nastanku zmoti fosfomicin in na ta način močno omejujejo delovanje in uspešnost antibiotika. Na podlagi raziskave kar 50 odstotkov prekurzorjev nastane iz recikliranega materiala.
V naslednji fazi so strokovnjaki želeli ugotoviti, ali novo odkrit sistem recikliranja vpliva na učinkovitost fosfomicina. V kulturah Pseudomonasov so poiskali dva nova gena, ki sta potrebna za pot recikliranja ter so jih za preizkus v laboratoriju izključili.
Na ta način so lahko obšli „notranjo“ rezistenco na fosfomicin in delovanje antibiotika se je občutno izboljšalo. Raziskave znanstvenikov so pokazale, da so najdeni geni prisotni pri mnogih bakterijah, med katerimi je tudi veliko patogenih. Vse te lahko predvidoma uporabljajo procese recikliranja in se tako izognejo delovanju fosfomicina.
V nasprotju z laboratorijem, pa se v naravi in pri bakterijah okuženega človeka geni ne morejo preprosto izključiti. Tako pa predstavljajo encimi možne kandidate za dodatno terapijo. „Sedaj poznamo pomembne izhodiščne točke za optimizacijo učinkovanja fosfomicina.
Smiselno bi bilo dopolniti antibiotike s primernimi učinkovinami, ki bi preprečevale reciklažo peptidoglikana,“ pojasnjuje Christoph Meyer. Po njegovih ocenah bi lahko racionalno kombiniranje že znanih antibiotikov z novimi učinkovinami predstavljalo obetavno izhodišče za razvoj novih terapevtskih možnosti.
Originalna publikacija: Jonathan Gisin, Alexander Schneider, Bettina Nägele, Marina Borisova, Christoph Mayer (2013) A cell wall recycling shortcut that bypasses peptidoglycan de novo biosynthesis. Nature Chemical Biology, 9: 491-93, doi 10.1038/nchembio.1289
