Vědci možná odhalili novou zbraň v boji proti superbugům rezistentním na antibiotika: léky, které ve svých stopách zmrazují bakteriální vývoj.
Antibiotické rezistentní bakterie jsou ty mikroby, které nějak přežijí i pod náporem megadrugu, které je chtěly zabít. Podle Centers for Disease Control and Prevention (CDC) každoročně chytí jednu z těchto super bakterií nebo rezistentních hub nejméně 2,8 milionu lidí v USA.
Jedním ze způsobů, jakými se bakterie stávají „rezistentními na antibiotika“, je zachycení volně plovoucího genetického materiálu z jejich prostředí. Poté začlení vychytávané geny do své vlastní DNA. Tímto způsobem mohou bakterie sbírat geny zbavené mikrobů, které jsou již rezistentní, a tak získají rezistenci samy o sobě. Bakterie však nejsou schopny chytit nepatrné kousky DNA bez správného vybavení; „chyby“ musí nejprve vstoupit do stavu nazývaného „kompetence“, aby bylo možné postavit strojní zařízení potřebné k nabírání genetického materiálu z jejich okolí.
Bakterie se stávají kompetentními, když jsou vystaveni stresu, například když jsou vystaveni antibiotickým ošetřením. Studie naznačují, že několik běžných tříd antibiotik ve skutečnosti vede k šíření antibiotické rezistence tlačením bakterií do vystresovaného stavu. Ale nyní nová studie o bakteriích Streptococcus pneumoniae zdůraznil možné řešení tohoto paradoxního problému: léky, které zabraňují bakteriím, aby se staly kompetentními.
Ve studii zveřejněné v úterý (3. března) v časopise Cell Host & Microbe vědci tuto strategii vyzkoušeli na modelu myši a úspěšně zablokovali několik kmenů S. pneumoniae od kompetentnosti a výměny genů uvnitř myší. Bakterie, které obvykle žijí v lidském nosu a krku, mohou vyvolat vážné infekce, pokud migrují do krevního řečiště, dutin, uší, plic nebo tkání pokrývajících mozek nebo míchu, podle CDC.
Antibiotika představují jedinou dostupnou léčbu těchto infekcí, ale ve více než 30% případů je to léčba S. pneumoniae kmeny jsou odolné vůči jednomu nebo více antibiotikům. Pokud se u lidí ukáže, že tzv. „Antievoluční“ léky jsou bezpečné, možná by léky mohly pomoci zabránit dalším kmenům v získání rezistence, navrhovali vědci.
Zastavení šíření
Vědci provedli screening více než 1300 léků, aby určili, které z nich by mohly zrušit mletí. Výsledky poukazovaly na 46 takových léků, včetně antipsychotických léků, antimikrobiálních látek a antimalarických léků. Vědci zjistili, že i když jsou různá, léky brání kompetenci při nízkých dávkách.
„Cesta kompetencí byla studována po celá desetiletí a známe všechny klíčové komponenty,“ autoři studie Jan-Willem Veening, profesor na Katedře základní mikrobiologie na Švýcarské univerzitě v Lausanne, a Arnau Domenech, postdoktorandský výzkumník ve Veening's laboratoř, řekla Live Science v e-mailu.
Jedna klíčová komponenta, známá jako proton-hybná síla (PMF), umožňuje buňce produkovat energii, importovat živiny a dopravovat náklad dovnitř a ven z těla. Když bakterie vstoupí do tohoto kompetentního stavu, obvykle odčerpají peptid zvaný CSP, který se hromadí mimo buňku a spustí kompetenci (schopnost chytit kousky genů rezistentních na antibiotika), jakmile se vytvoří nad určitou hranici.
Ale když jsou podrobeny anti-evolučním lékům, S. pneumoniae již nemůže udržovat normální PMF a transportér, který obvykle odčerpává poruchy CSP. "Protože je cesta kompetencí přísně regulována, pokud není exportován CSP, je výraz klíčových sloučenin blokován a kompetence je inhibována," uvedli Domenech a Veening.
Autoři testovali účinek vybraných léků - antimikrobiálních, antipsychotických a antimalariových - na kultivované S. pneumoniae a zjistili, že všichni blokovali způsobilost přerušením této složky PMF. Stejné výsledky našli v živých myších i v lidských buňkách v laboratorních miskách.
"Krása této práce spočívá v tom, že jsme našli několik sloučenin ... které mohou mírně narušit PMF, aniž by ovlivnily normální růst buňky," dodali Domenech a Veening.
"Naruší růst bakterií, který řídí výběr pro rezistenci," řekl Andrew Read, profesor ekologie a biologie nemocí na Pennsylvania State University, který se studie nezúčastnil. Pokud léky mohou blokovat kompetenci bez pohánění buněk k rozvoji rezistence, „pak by chyby zůstaly citlivé“ na léčbu antibiotiky, řekl.
Budoucí studie budou nutné k určení, zda „anti-evoluční“ léčiva mohou být realisticky použita v kombinaci s antibiotiky, aby se zabránilo šíření rezistence na antibiotika, “uvedli autoři ve své práci. „Naším dalším krokem bude otestovat, zda jsou specifické Streptococcus pneumoniae nebo pokud mohou také blokovat získávání rezistence u jiných lidských patogenů, "řekl Domenech a Veening Live Science. Read řekl, že filozofie vykolejení evoluce, která by zabránila rezistenci, by se měla přenášet na další chyby, ale přesné cíle léčiv se mezi nimi mohou lišit.
Při vývoji léků pro humánní použití musí být vědci chytří v tom, jak navrhují klinická hodnocení, dodal Read. „Je to spíše„ léčivý lék “než samotný léčebný prostředek, což znamená, že cílem těchto léků by nebylo zacházet s lidmi, ale místo toho zabránit odporu, řekl.
„Namísto snahy zabíjet chyby“, jak se mnoho skupin snaží dosáhnout pomocí nových antibiotických léků, „se snaží zastavit vstup genetické variace, na kterou může výběr reagovat.“ Číst řekl. "Pro mě, skvělé první kroky - jdeme."
