Odkryto nowe związki w arktycznych bakteriach morskich, które mogą zwalczać zakażenia oporne na antybiotyki i utorować drogę do nowej generacji metod leczenia.
Antybiotyki są filarem współczesnej medycyny: bez nich każdy z otwartymi ranami lub wymagający operacji byłby stale narażony na niebezpieczne infekcje. Mimo to nadal zmagamy się z globalnym kryzysem antybiotykowym, ponieważ ewoluuje coraz więcej opornych szczepów bakterii.
Nowa nadzieja
Uczeni właśnie odkryli, że 70 proc. wszystkich obecnie licencjonowanych antybiotyków pochodzi z promieniowców w glebie, a większość środowisk na Ziemi nie została jeszcze przebadana pod kątem ich obecności. Tak więc skupienie poszukiwań na promieniowcach w innych siedliskach jest obiecującą strategią — szczególnie w niezbadanych środowiskach takich jak Morze Arktyczne — zwłaszcza jeśli miałoby to przynieść nowe cząsteczki, które ani nie zabijają bakterii całkowicie, ani nie powstrzymują ich wzrostu, ale jedynie zmniejszają ich „zjadliwość” lub zdolność do wywoływania chorób.
Dzieje się tak, ponieważ ukierunkowanym szczepom patogennym trudno rozwinąć oporność w takich warunkach, podczas gdy takie związki przeciwwirusowe są również mniej skłonne do powodowania niepożądanych skutków ubocznych.
— W naszym badaniu wykorzystaliśmy testy przesiewowe o wysokiej zawartości (FAS-HCS) i testy translokacji Tir, aby konkretnie zidentyfikować związki przeciwwirusowe i przeciwbakteryjne z ekstraktów z promieniowców — powiedziała dr Päivi Tammela, profesor na Uniwersytecie Helsińskim w Finlandii i autorka korespondencyjna nowego badania w Frontiers in Microbiology . „Odkryliśmy dwa odrębne związki: duży fosfolipid, który hamuje wirulencję enteropatogennej E. coli (EPEC) bez wpływu na jej wzrost, oraz związek hamujący wzrost, oba w aktinobakteriach z Oceanu Arktycznego”.
Odkrycie związków antywirusowych i antybakteryjnych
Testowane związki pochodziły z czterech gatunków promieniowców wyizolowanych z bezkręgowców pobranych w Morzu Arktycznym u wybrzeży Svalbardu podczas wyprawy norweskiego statku badawczego Kronprins Haakon w sierpniu 2020 r. Następnie bakterie te hodowano, ich komórki ekstrahowano, a ich zawartość rozdzielano na frakcje. Każdą frakcję testowano in vitro pod kątem przylegania EPEC do hodowanych komórek raka jelita grubego.
Naukowcy odkryli dwa wcześniej nieznane związki o odmiennych właściwościach biologicznych: jeden z nieznanego szczepu (T091-5) z rodzaju Rhodococcus i drugi z nieznanego szczepu (T160-2) Kocuria. Związek z T091-5, zidentyfikowany jako duży fosfolipid, wykazał silne działanie przeciwwirusowe poprzez hamowanie tworzenia się pedestalów aktynowych i wiązania EPEC z receptorem Tir na powierzchni komórki gospodarza. Związek z T160-2 wykazał silne właściwości przeciwbakteryjne poprzez hamowanie wzrostu bakterii EPEC.
Szczegółowa analiza wykazała, że fosfolipid z T091-5 nie hamuje wzrostu bakterii, co czyni go obiecującym kandydatem do terapii przeciwwirusowej, ponieważ zmniejsza prawdopodobieństwo rozwoju oporności. Z kolei związek z T160-2 hamuje wzrost i jest dalej badany pod kątem jego potencjału jako nowego antybiotyku.
Naukowcy wykorzystali HPLC-HR-MS2 do wyizolowania i zidentyfikowania tych związków, przy czym masa cząsteczkowa fosfolipidu wynosi około 700, a jego specyficzna rola polega na zakłócaniu interakcji między EPEC a komórkami gospodarza. — Kolejnymi krokami są optymalizacja warunków hodowli w celu produkcji związków i wyizolowanie wystarczających ilości każdego związku w celu wyjaśnienia ich odpowiednich struktur i dalszego zbadania ich odpowiednich bioaktywności — powiedział dr Tammela.
