Nad skuteczną metodą identyfikacji nowych antybiotyków pracują naukowcy z Uniwersytetu Wrocławskiego. W swoich badaniach stosują indukcję nieaktywnych klastrów genów.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) uznała oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe za jedno z największych globalnych zagrożeń dla zdrowia ludzkości. Tylko w 2019 roku infekcje bakteryjne, których nie można było skutecznie leczyć istniejącymi antybiotykami, doprowadziły do około 5 mln zgonów. Tymczasem liczba opracowywanych nowych antybiotyków znacząca spada.
Istnieje kilka przyczyn tego stanu rzeczy. Po pierwsze, metoda zwana syntezą kombinatoryczną, która okazała się skuteczna w leczeniu wielu chorób, nie zadziałała dobrze na bakterie ze względu na ich zdolność do uodparniania się na leki i trudności w ich dostarczaniu. Zastosowanie chemicznych bibliotek kombinatorycznych nie uwzględnia szybkiego nabywania oporności na dany inhibitor przez bakterie oraz problemu z przepuszczalnością bakteryjnej ściany komórkowej dla nowo zidentyfikowanych związków.
Po drugie, około pół wieku temu antybiotyki były powszechnie dostępne, tanie i skuteczne, więc firmy farmaceutyczne nie widziały większego powodu do opracowywania nowych. Brakowało też nowych rozwiązań, bowiem uważano, że większość związków pochodzących z naturalnych źródeł została już poznana.
Dotychczas antybiotyki pochodziły od pewnych bakterii występujących w glebie, zwanych promieniowcami, które wytwarzały dwie trzecie wszystkich naturalnych antybiotyków. Niemniej jednak, nasze postrzeganie zmieniło się, gdy w 2002 roku ustalono pełną sekwencję genomu modelowego promieniowca o nazwie Streptomyces coelicolor. Okazało się, że bakteria ta może produkować znacznie więcej naturalnych antybiotyków niż wcześniej zakładano – tłumaczy dr Bernhard Kepplinger, adiunkt w Zakładzie Mikrobiologii Molekularnej na Wydziale Biotechnologii Uniwersytetu Wrocławskiego.
Dodaje, że wiele antybiotyków wytwarzanych przez te bakterie pozostawało nieaktywnych w warunkach laboratoryjnych, więc konieczne stało się znalezienie sposobu na aktywację ich genów produkujących antybiotyki. Do pewnego stopnia skuteczne okazały się różne metody, takie jak kohodowla z innymi organizmami, zmiana warunków hodowli i inżynieria genetyczna, jednak nie udało się opracować powszechnie akceptowanej metody. Jego zespół pracuje teraz nad innym rozwiązaniem.
Uważam, że możemy uruchomić produkcję antybiotyków za pomocą metody zwanej mutagenezą transpozonową. Transpozony to małe elementy, które mogą poruszać się w DNA bakterii w sposób losowy. Wraz z zespołem tworzę specjalny transpozon, do którego dołączone są silne aktywatory. Kiedy ten transpozon przeskoczy w pobliże genów odpowiedzialnych za produkcję antybiotyków, aktywuje te geny, prowadząc do powstania antybiotyków – wyjaśnia dr Bernhard Kepplinger.
Dotychczas nie opisano skutecznej i uniwersalnej metody indukcji nieaktywnych klastrów genów biosyntezy antybiotyków, poza jednoczesną hodowlą promieniowców z innymi mikroorganizmami, optymalizacją warunków hodowli czy próbami uruchamiania danego klastra z zastosowaniem narzędzi inżynierii genetycznej. Głównym założeniem projektu wrocławskich naukowców jest zastosowanie mutagenezy transpozonowej do indukcji nieaktywnych klastrów genów syntezy antybiotyków.
Moim celem jest rozwinięcie tej techniki, a tym samym stworzenie skutecznej metody identyfikacji nowych antybiotyków. Będzie ona miała kluczowe znaczenie w walce z obecnym kryzysem ograniczonej podaży antybiotyków – podsumowuje dr Kepplinger.
MK, źródło: UWr, NCN