Poszukiwanie alternatyw dla antybiotykoterapii nabiera coraz większego tempa. Duże nadzieje, zwłaszcza w kontekście szczepów wielolekoopornych, naukowcy wiążą z bakteriocynami i bakteriofagami. Badacz z Uniwersytetu Wrocławskiego prowadzi prace nad bakteriocyną będącą peptydem izolowanym z ludzkiej śliny. Za swoje badania otrzymał Złoty Medal Chemii.

– Mówi się, że powoli zmierzamy do końca ery antybiotyków. Coraz więcej antybiotyków przechodzi do lamusa, ponieważ coraz więcej szczepów bakterii nabiera oporności, jak na przykład MRSA – gronkowiec złocisty odporny na metycylinę, który tak naprawdę nabrał odporności na wszystkie antybiotyki na bazie penicyliny. Mamy też różne inne szczepy bakterii, jak VRSA, które nabrały oporności na większość znanych antybiotyków, i właśnie dlatego szukamy nowych strategii, które mogą nas uratować w tej kończącej się erze antybiotyków – mówi agencji Newseria Jan Kachnowicz z Uniwersytetu Wrocławskiego, laureat 14. edycji konkursu Złoty Medal Chemii.

Nagrodzona w konkursie Instytutu Chemii Fizycznej PAN praca autorstwa Jana Kachnowicza została napisana pod opieką naukową dr Joanny Wątły i dr hab. Anety Jezierskiej, prof. UWr. Przedmiotem pracy były badania nad pochodzącym z ludzkiej śliny peptydem drobnoustrojowym. Laureat połączył w swojej pracy badania eksperymentalne z modelowaniem komputerowym w celu zrozumienia struktury tego peptydu oraz opisania jego właściwości, w szczególności określił rolę histydyny w zdolności peptydu do wiązania jonów metali, co może odgrywać kluczową rolę w jego aktywności biologicznej. Zrozumienie występujących mechanizmów ma istotne znaczenie nie tylko w pogłębianiu wiedzy o funkcji naturalnych peptydów przeciwdrobnoustrojowych, ale także w projektowaniu nowych, skutecznych środków terapeutycznych.

– Mój projekt dotyczy badań nad bardzo poważnym problemem, który dotyczy nas wszystkich, a mianowicie antybiotykooporności wśród różnych patogenów. Jest to problem coraz bardziej rosnący, jeszcze wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jakie to niesie za sobą konsekwencje, jednak powstają coraz bardziej alarmujące szczepy bakterii, nowe patogeny i powoli brakuje nam narzędzi do ich zwalczania. Właśnie to jest tematyką mojej pracy, badam jeden peptyd, który może mieć potencjalne właściwości przeciwdrobnoustrojowe – wyjaśnia Jan Kachnowicz.

W związku z narastającą antybiotykoopornością wysiłki mikrobiologów skupiają się obecnie w dużej mierze wokół tego, by wyłonić substancje, które mogłyby stanowić alternatywę dla antybiotyków. Problemem są zwłaszcza wielolekooporne szczepy bakterii. Najbardziej obiecujące wyniki badań nad substancjami mogącymi je zwalczać dotyczą dwóch rodzajów cząsteczek bakteriocyn i bakteriofagów.

Bakteriocyny to właśnie peptydy, małe białka produkowane wyłącznie przez bakterie po to, by zabijać inne bakterie. Ich działanie jest podobne do antybiotyków. Zasadnicza różnica jest taka, że ich spektrum działania przeciwbakteryjnego jest bardzo wąskie. Poszczególne bakteriocyny działają tylko na określone szczepy bakterii, nie wpływając przy tym na mikrobiom skóry czy mikrobiotę jelitową. Nie wykazują ponadto toksycznego działania wobec komórek eukariotycznych.

Bakteriofagi to z kolei wirusy specyficznie infekujące bakterie, co oznacza, że są zupełnie nieszkodliwe wobec komórek budujących organizmy ludzi czy zwierząt. Również bakteriofagi są skierowane przeciwko określonym rodzajom czy szczepom bakterii. Kontakt takiego wirusa z bakterią wykazującą wrażliwość na nią prowadzi do przeniknięcia patogenu do atakowanych komórek, namnożenia go i uwalniania wirionów potomnych. Taki mechanizm działania powoduje rozpad komórek bakterii. Oznacza to, że bakteriofagi są precyzyjnie i wybiórczo działającymi środkami antybakteryjnymi.

Odejście od antybiotyków na rzecz bakteriocyn i bakteriofagów wydaje się być tylko kwestią czasu. Dzieje się tak, ponieważ zatrzymanie procesu uodparniania się szczepów na zwalczające je substancje chemiczne jest praktycznie niemożliwe. Mikrobiolodzy już od lat ostrzegają, że grozi nam powrót do sytuacji, z jaką mierzyliśmy się przed wynalezieniem penicyliny.

– Możemy usłyszeć różne prognozy, jak na przykład to, że od roku 2050 z powodu infekcji wywołanych bakteriami antybiotykoopornymi będzie ginąć nawet 10 mln ludzi rocznie. Infekcje wywołane tymi bakteriami mają bardzo wysoki odsetek śmiertelności, który może sięgać nawet 90 proc. Przemysł farmaceutyczny jest bardzo dużą gałęzią ogólnego przemysłu, dlatego wydaje mi się, że powoli, za kilkadziesiąt lat będziemy odchodzili od terapii antybiotykowych, ponieważ po prostu stracą one swoje właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Będziemy szukali nowych narzędzi i może się okazać, że właśnie peptydy przeciwdrobnoustrojowe albo ich odpowiedniki, jakieś analogi zastąpią antybiotyki – przewiduje badacz z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Co ciekawe, bakteriocyny zostały odkryte w podobnym czasie, co antybiotyki. Odkrycie przez Alexandra Fleminga penicyliny jest datowane na rok 1928, podczas gdy belgijski mikrobiolog André Gratia odkrył bakteriocyny w roku 1925. Jednak to dokonanie Fleminga spotkało się z większym zainteresowaniem, a potem chętniej było rozwijane przez koncerny farmaceutyczne. Temat bakteriocyn na dobre powrócił do debaty naukowej dopiero w momencie, w którym trzeba było zacząć szukać nowych metod zwalczania groźnych szczepów. Środki z tej grupy są już z dobrymi rezultatami stosowane w weterynarii. Zastosowanie u ludzi wymaga natomiast dużo bardziej zaawansowanych i kosztownych badań.

Artykuł Antybiotykooporność coraz poważniejszym problemem pochodzi z serwisu Świat Lekarza.

Badania nad peptydem z ludzkiej śliny pomocnym w walce z antybiotykoopornością, nowa metoda wzbogacania stopu tytanowego, używanego do produkcji endoprotez i implantów stomatologicznych, oraz autorski spektrometr Ramana, zastosowany w łaziku marsjańskim – to rozwiązania nagrodzone w 14. edycji konkursu Złoty Medal Chemii.

– Komercjalizacja odkryć naukowych to transfer wiedzy do społeczeństwa, przenoszenie badań z laboratorium do gospodarki. To też sposób pokazania, że wydatki z kieszeni podatników idą w dobrym kierunku, polepszają ich życie – mówi agencji Newseria Biznes prof. dr hab. Adam Kubas, dyrektor Instytutu Chemii Fizycznej PAN. – Komercjalizacja odkryć z obszaru nauk chemicznych wygląda dosyć słabo w Polsce i Europie. – Opublikowany niedawno raport Mario Draghiego dla Komisji Europejskiej pokazuje, że pod tym względem Europa jest cały czas za Stanami Zjednoczonymi i Chinami, a Polska szczególnie. Dlatego robimy bardzo wiele, żeby zachęcać naszych naukowców do zakładania spółek spin-off czy komercjalizacji wyników poprzez udzielanie licencji. Zainteresowanie komercjalizacjami cały czas rośnie, ale w Polsce wciąż jest relatywnie niskie, przed nami wciąż jest długa droga.

– Złoty Medal Chemii na pewno otwiera młodym naukowcom drogę do zastosowania ich innowacyjnych rozwiązań w przemyśle i technologii – mówi Tomasz Redzimski, dyrektor generalny DuPont Polska.

Innowacje w dziedzinie chemii to motyw przewodni prestiżowego konkursu Złoty Medal Chemii, organizowanego przez Instytut Chemii Fizycznej PAN we współpracy z firmą DuPont. Jego celem jest wyłonienie autorów najlepszych prac licencjackich lub inżynierskich z chemii i jej pogranicza (fizyki, biologii lub medycyny), napisanych i obronionych w Polsce w bieżącym roku akademickim. W tym roku konkurs odbył się już po raz 14. i zgłoszono do niego 53 prace młodych, polskich naukowców, co stanowiło 23-proc. wzrost r/r. Do finału zakwalifikowało się 15 uczestników.

– Prace nagradzane w konkursie Złoty Medal Chemii to są prace po pierwszym stopniu studiów, a więc laureaci są dopiero na początku swojej kariery naukowej. To są młodzi, ale bardzo uzdolnieni ludzie, którzy w przyszłości będą tworzyć polską chemię. Ważne jest też to, że większość z tych prac ma duży i ciekawy aspekt aplikacyjny – mówi prof. dr hab. Robert Nowakowski z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, koordynator konkursu Złoty Medal Chemii.

– Wiele prac nagrodzonych w tym konkursie zostało już zaadaptowanych, przekutych w różnego typu zastosowania w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym czy w szeroko rozumianej technologii. Jestem pewien, że również wiele tegorocznych prac ujrzy światło dzienne w postaci innowacyjnych rozwiązań wdrażanych przez firmy – mówi Tomasz Redzimski.

– W ubiegłym roku laureatka Złotego Medalu przeprowadzała swój eksperyment na Harvardzie, co oznacza, że zainteresowała naukowców bardzo prestiżowego uniwersytetu, którzy pracowali razem z nią w celu potwierdzenia jej obliczeń teoretycznych. Z kolei w tym roku Srebrny Medal zdobył ktoś, kto był wcześniej nagradzany za łaziki marsjańskie w najlepszych konkursach m.in. w Australii. I to dowodzi, że poziom jest naprawdę najwyższy – mówi prof. dr hab. Robert Nowakowski z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

W ocenie tegorocznych prac jury wzięło pod uwagę m.in. ich wartość naukową i dorobek publikacyjny autora, praktyczne znaczenie otrzymanych rezultatów, wykorzystanie nowoczesnych metod analitycznych i samodzielność prowadzenia badań. Zwycięska okazała się praca Jana Kachnowicza z Wydziału Chemii na Uniwersytecie Wrocławskim (napisana pod opieką naukową dr Joanny Wątły i dr hab. Anety Jezierskiej) dotycząca badań nad peptydem z ludzkiej śliny, który wykazuje właściwości przeciwdrobnoustrojowe i jest nadzieją w walce z antybiotykoopornością.

– To jest problem coraz bardziej palący, bo wciąż powstają nowe, alarmujące szczepy bakterii, nowe patogeny i powoli brakuje nam już narzędzi do ich zwalczania. Właśnie to jest tematyką mojej pracy – badam peptyd, który może mieć potencjalne właściwości przeciwdrobnoustrojowe – mówi Jan Kachnowicz.

Srebrny Medal Chemii zdobyli w tym roku ex aequo Jakub Reczkowski z Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej i Wydziału Farmaceutycznego na Uniwersytecie Medycznym w Poznaniu oraz Michał Wnuk z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. Pierwszy z nich został nagrodzony za pracę, w której zaprezentowano nowy sposób modyfikacji stopu tytanowego, używanego do produkcji endoprotez i implantów stomatologicznych, pozwalający na skuteczne wiązanie i kontrolowane uwalnianie antybiotyku – ciprofloksacyny. W ten sposób badany stop tytanowy uzyskał właściwości antybakteryjne i jest odporny na rozwój drobnoustrojów na jego powierzchni, a efekt tych badań ma duży potencjał aplikacyjny.

Praca Michała Wnuka dotyczyła z kolei projektowania i budowy własnego spektrometru Ramana. Projekt powstał w ramach pracy w Kole Naukowym Pojazdów Niekonwencjonalnych OFF-ROAD, w ramach którego rozwijany jest łazik marsjański Scorpio Infinity. Spektrometr został wykonany w technologii druku 3D, dzięki czemu był kompaktowy i mógł zostać zainstalowany w tego typu łaziku, a konstrukcję zaprezentowano podczas finałów międzynarodowych zawodów łazików marsjańskich University Rover Challenge 2023. W nagrodzonej pracy opisano kolejne etapy procesu projektowania i tworzenia fizycznej konstrukcji, a dodatkowo także wyzwania i możliwe rozwiązania wynikające z użycia druku 3D w urządzeniach optycznych.

– W tym roku pojawiało się wiele rozwiązań, które w zasadzie są gotowymi patentami i mogą zostać od razu zaadaptowane np. w medycynie, stomatologii, obrazowaniu medycznym, nanotechnologii czy druku 3D – dodaje Tomasz Redzimski. – Mają one także bezpośredni związek ze zrównoważonym rozwojem, ponieważ wiele prac odpowiada na współczesne, ważne aspekty rozwoju branży chemicznej.

– W pracy nagrodzonej przez firmę DuPont drukuje się w 3D dwuskładnikowe hybrydowe elementy składające się z materiałów o kolosalnej różnicy, jeżeli chodzi o właściwości, plastik i metal. Takie elementy są drukowane wspólnie, w tym samym czasie – mówi prof. Robert Nowakowski.

Ogłoszenie wyników konkursu Złoty Medal Chemii i wręczenie nagród odbyło się 11 grudnia br. w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Laureat Złotego Medalu otrzymał nagrodę pieniężną w wysokości 15 tys. zł, a zdobywcy Srebrnego Medalu – 7 tys. zł. Oprócz nagród głównych przyznane zostały także cztery wyróżnienia konkursowe o wartości 1,5 tys. zł oraz trzy wyróżnienia specjalne firmy DuPont o wartości 3 tys. zł. Wszyscy finaliści konkursu otrzymali też możliwość odbycia stażu naukowego w Instytucie Chemii Fizycznej PAN oraz bezpłatnego realizowania badań w jego laboratoriach.

Artykuł Polscy młodzi chemicy tworzą innowacje na światowym poziomie pochodzi z serwisu Świat Lekarza.