Čtvrtek, 4. března, 2021

Vědci vynalezli nový typ antibiotik. Účinně zabíjí bakterie a navíc aktivuje imunitní systém

DALŠÍ ČLÁNKY AUTORA

Antibiotická rezistence je rostoucí, byť bohužel mnohdy opomíjenou hrozbou. Pokud proti ní nezačneme razantně bojovat, může v roce 2050 zabít více lidí než rakovina a i relativně jednoduché zákroky se kvůli ní mohou stát rizikem. O to důležitější je objev vědců z amerického Wistar institutu, kterým se podařilo vyvinout látku působící proti rezistentním bakteriím hned na dvou frontách. Na jedné straně novým způsobem bakterie zabíjí, na straně druhé aktivuje imunitní systém. Objev, který je zatím v preklinickém stadiu, byl na konci prosince publikován v časopise Nature.

V důsledku rezistentních infekcí dnes podle Evropského centra pro kontrolu nemocí (ECDC) zemře ročně v Evropě 33 tisíc lidí. Pokud se přitom řešení problému nezačneme věnovat, připraví v roce 2050 odolné bakterie každý rok o život na celém světě deset milionů lidí, tedy více, než kolik v současnosti zabije rakovina. Dnes běžné zákroky typu císařského řezu či výměny kloubu by se tak kvůli riziku neléčitelné infekce mohly stát velmi riskantními. Světová zdravotnická organizace proto antibiotickou rezistenci považuje za jednu z deseti největších hrozeb pro lidstvo.

Rozrůstá se i počet odolných bakterií, proti nimž už nefungují žádné z dostupných antibiotik. Nijak tomu nenapomáhá fakt, že jsou lékaři v mnoha zemích včetně Česka zvyklí velmi často předepisovat širokospektrá antibiotika, jejichž nadužívání vzniku rezistence nahrává. Problém ještě umocňuje fakt, že ve vývoji je jen velmi málo antibiotik nových.

Dobrou zprávou v tomto směru je objev philadelphského biomedicínského výzkumného centra Wistar institut, jehož vědcům se podařilo vyvinout novou skupinu antibiotik. Ta unikátním způsobem kombinuje přímý útok na panrezistentní bakterie a aktivaci rapidní imunitní odpovědi, která má s infekcí bojovat.

„Zvolili jsme kreativní, dvojitou strategii k vývoji nových molekul, které dokážou zničit obtížně léčitelné infekce, přičemž zároveň aktivují přirozenou imunitní odpověď hostitele,“ vysvětluje docent Farokh Dotiwala z Centra vakcín a imunoterapie, který je autorem snahy o nalezení nové generace antimikrobik s názvem dvojčinná imunoantibiotika (dual-acting immuno-antibiotic čili DAIA).

Lék cílí na dráhu, kterou lidské buňky nemají

Existující antibiotika cílí na základní bakteriální funkce, jako je nukleová kyselina a proteinová syntéza, výstavba buněčné membrány a metabolické dráhy. Jenže bakterie si dokážou vybudovat rezistenci vůči lékům tak, že cíl, na který antibiotikum míří, zmutuje. Tak je lék odstraněn nebo se jeho účinek deaktivuje. „Usoudili jsme, že když využijeme imunitní systém, aby byly bakterie napadeny na dvou různých frontách, tak pro ně bude těžké vyvinout rezistenci,“ objasňuje Dotiwala.

On a jeho kolegové se zaměřili na metabolický mechanizmus, který je zásadní pro většinu bakterií, ale u lidí schází. To z něj dělá ideální cíl, na který se mohou zaměřit nově vyvíjená antibiotika. Tento mechanizmus zvaný methyl-D-erythritol fosfát (MEP) čili nemevalonátová dráha je zodpovědný za biosyntézu izoprenoidů, tedy molekul potřebných pro přežití buněk většiny patogenních bakterií.

Laboratoř se zaměřila na enzym IspH, který je základní pro izoprenoidovou biosyntézu, aby tak zablokovala celou dráhu a bakterii zabila. Vzhledem k tomu, že tento enzym se v bakteriálním světě vyskytuje často, měl by přístup fungovat u širokého spektra bakterií.

Potenciální mezník boje proti rezistenci?

Výzkumníci využili počítačové modelování, aby kvůli schopnosti vázat enzym nascreenovali několik milionů komerčně dostupných sloučenin, a vybrali ty nejpotentnější. Protože ale dříve dostupné inhibitory IspH nemohou proniknout bakteriální buněčnou stěnou, spolupracoval docent Dotiwala s medicínským chemikem profesorem Josephem Salvinem z wistarského onkologického centra, aby identifikovali a syntetizovali nový IspH inhibitor, který by ovšem dokázal proniknout dovnitř bakterie.

Vědci in vitro na klinických izolátech rezistentních bakterií (včetně širokého spektra patogenních gram pozitivních i gram negativních mikrobů) prokázali, že inhibitory IspH při testech stimulovaly imunitní systém svou specificitou a potentnějším ničením bakterií oproti současným nejúčinnějším antibiotikům. Při preklinickém modelování infekce gram negativními bakteriemi tak účinek IspH inhibitorů překonal tradiční antibiotika určená k léčbě rezistentních infekcí. Všechny testované složky se přitom ukázaly pro lidské buňky netoxické.

„Aktivace imunity je druhou linií útoku DAIA strategie,“ uvádí další z autorů studie postdoktorand Kumar Singh. „Věříme, že inovativní strategie DAIA znamená potenciální mezník v celosvětovém boji proti antibiotické rezistenci. Vytváří synergii mezi přímou schopností antibiotik hubit bakterie a přirozenou silou imunitního systému,“ dodává Dotiwala.

-mk-

DALŠÍ ČLÁNKY Z RUBRIKY