Odkrycia dokonane w Arktyce wskazują na potencjalne antybiotyki przeciwwirusowe, które mogłyby pomóc w przezwyciężeniu oporności bakterii.
Antybiotyki są niezbędne dla współczesnej opieki zdrowotnej; bez nich każdy, kto ma otwarte rany lub przechodzi operację, byłby narażony na ciągłe ryzyko niebezpiecznych infekcji. Jednak szybka ewolucja nowych opornych szczepów bakterii znacznie wyprzedziła odkrycie całkowicie nowych antybiotyków, co doprowadziło do dzisiejszego światowego kryzysu oporności na antybiotyki.
Obecnie 70% wszystkich licencjonowanych antybiotyków pochodzi z promieniowców występujących w glebie, a w większości środowisk na Ziemi nie przewidziano ich występowania. Zatem skupienie się na promieniowcach w innych siedliskach jest obiecującą strategią, zwłaszcza jeśli ma dostarczyć nowe cząsteczki, które ani nie zabijają bakterii od razu, ani nie powstrzymują ich przed wzrostem, a jedynie zmniejszają ich „zjadliwość” lub zdolność do wywoływania chorób. Dzieje się tak dlatego, że w takich warunkach u docelowych szczepów chorobotwórczych trudno jest rozwinąć oporność, a prawdopodobieństwo, że takie związki przeciwwirusowe będą powodować niepożądane skutki uboczne, jest mniejsze.
Innowacyjne metody przesiewowe
„Tutaj pokazujemy, jak zaawansowane testy przesiewowe mogą zidentyfikować metabolity przeciwwirusowe i przeciwbakteryjne w ekstraktach promieniowców” – powiedziała dr Päivi Tammela, profesor na Uniwersytecie w Helsinkach w Finlandii i współautorka nowego badania opublikowanego w Granice w mikrobiologii.
„Odkryliśmy związek hamujący enteropatogenność E. coli (EPEC) bez wpływu na jej wzrost, a także związek hamujący wzrost, oba u promieniowców z Oceanu Arktycznego”.
Tammela i współpracownicy opracowali nowy zestaw metod umożliwiających jednoczesne badanie działania przeciwwirusowego i przeciwbakteryjnego setek nieznanych związków. Ich celem był szczep EPEC, który powoduje ciężką – a czasem śmiertelną – biegunkę u dzieci poniżej piątego roku życia, zwłaszcza w krajach rozwijających się. EPEC powoduje chorobę poprzez przyleganie do komórek w ludzkich jelitach. Po przylgnięciu do tych komórek EPEC wstrzykuje do komórki gospodarza tak zwane „czynniki zjadliwości”, aby przejąć kontrolę nad jej maszynerią molekularną i ostatecznie ją zabić.
Odkrycia z Oceanu Arktycznego
Badane związki wyprowadzono z czterech gatunek promieniowców, wyizolowanych z bezkręgowce pobrano próbki z Morza Arktycznego w pobliżu Svalbardu podczas wyprawy norweskiego statku badawczego „Kronprins Haakon” w sierpniu 2020 r. Bakterie te następnie hodowano, ich komórki ekstrahowano, a ich zawartość rozdzielono na frakcje. Następnie badano każdą frakcję in vitroprzeciwko EPEC przylegającemu do hodowanych komórek raka jelita grubego.
Naukowcy odkryli dwa nieznane związki o silnym działaniu przeciwwirusowym lub przeciwbakteryjnym: jeden z nieznanego szczepu (zwanego T091-5) z rodzaju rodokok, i inny z nieznanego szczepu (T160-2). Kocuria.
Wpływ i potencjał związków przeciwwirusowych
Związki wykazywały dwa uzupełniające się typy aktywności biologicznej. Po pierwsze, poprzez hamowanie tworzenia przez bakterie EPEC tzw. „piedestałów aktynowych”, co jest kluczowym etapem przyłączania się tego patogenu do wyściółki jelit żywiciela. Po drugie, poprzez hamowanie wiązania EPEC z tak zwanym receptorem Tir na powierzchni komórki gospodarza, co jest krokiem niezbędnym do przeprogramowania procesów wewnątrzkomórkowych i spowodowania choroby.
W odróżnieniu od związków z T160-2, związek z T091-5 nie spowalnia wzrostu bakterii EPEC. Oznacza to, że T091-5 jest najbardziej obiecującym szczepem z tych dwóch, ponieważ jest mniejsze prawdopodobieństwo, że EPEC ostatecznie wyewoluuje oporność na jego działanie przeciwwirusowe.
Przyszłe kierunki badań nad antybiotykami
Dzięki zaawansowanym technikom analitycznym autorzy ustalili, że związkiem aktywnym z T091-5 był najprawdopodobniej fosfolipid: klasa cząsteczek zawierających fosfor tłuszczowy, które odgrywają ważną rolę w metabolizmie komórkowym.
„Następne kroki to optymalizacja warunków hodowli do produkcji związków i izolacja wystarczających ilości każdego związku w celu wyjaśnienia ich odpowiednich struktur i dalszego badania ich odpowiednich bioaktywności” – powiedziała Tammela.
Odniesienie: „Biopspekcja inhibitorów wirulencji EPEC z metabolitów promieniowców morskich z Morza Arktycznego” autorstwa Tuomasa Pylkkö, Yannika Karla-Heinza Schneidera, Teppo Rämä, Jeanette Hammer Andersen i Päivi Tammela, 28 czerwca 2024 r., Granice w mikrobiologii.
DOI: 10.3389/fmicb.2024.1432475
