Istraživanje nudi novu nadu u borbi protiv bakterija otpornih na antibiotike

Istraživanje nudi novu nadu u borbi protiv bakterija otpornih na antibiotike

Otpornost na antibiotike ozbiljna je prijetnja javnom zdravlju. Ako antibiotici ne djeluju, riskiramo da ne možemo liječiti mnoge vrste infekcija, a ljudi koji bi prije bili izliječeni mogu umrijeti.

Jedan primjer je bakterija E. coli, koja je najčešći uzročnik infekcija mokraćnog sustava i krvotoka na globalnoj razini.

Što se događa ako se infekcija mokraćnog sustava ne može liječiti?

Neke varijante bakterije E. coli otporne su na većinu vrsta antibiotika. "To znači da postoji vrlo ograničen raspon antibiotika koje možemo koristiti. Stoga nastojimo izbjeći te antibiotike 'posljednje mogućnosti' jer tada bakterije mogu postati sve otpornije na njih. Ako prečesto koristimo te antibiotike, možemo prečesto završiti. Od raka", objašnjava profesor Ørjan Samuelsen sa Sveučilišne bolnice Sjeverne Norveške (UNN).

Zajedno s profesorom Jukkom Coranderom sa Sveučilišta u Oslu (UIO) i profesorom Pål J. Johnsenom s Arktičkog sveučilišta u Norveškoj (UIT), Samuelsen je radio na pronalaženju novih načina za borbu protiv ovih bakterija otpornih na antibiotike. Trojica profesora i njihov istraživački tim sada su došli do obećavajućeg otkrića.

Povezane komponente DNK u E. coli koje stvaraju toksine

Jedan od najčešćih načina na koji bakterije uče otpornosti na antibiotike je stjecanje gena otpornosti od drugih bakterija. Oni se često nalaze na kružnim nitima DNK genetskog materijala (zvanih plazmidi) koji su neovisni o kromosomu stanice domaćina. Stoga se mogu brzo kretati između stanica.

U novoj studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživački tim proveo je dublje i detaljnije ispitivanje cjelokupnog genetskog materijala bakterije E. coli nego ikad prije.

Koristeći najnoviju generaciju tehnologije sekvenciranja, pregledali su kompletne kromosome i plazmide prisutne u 2000 uzoraka norveških pacijenata s invazivnom infekcijom.

Plazmidi se brzo razvijaju i mogu se širiti između različitih sojeva bakterija. Koristili smo nove metode genomske analize koje je razvio naš tim upravo u tu svrhu, budući da se varijacije u DNK plazmida ponašaju drugačije od varijacija koje vidimo među kromosomima. Mogli smo proučavati kako su se plazmidi kretali i što ih je spriječilo u kretanju, i ovdje smo došli do niza obećavajućih otkrića. Po prvi smo put mapirali distribuciju plazmida E. coli koji sadrže gene za proizvodnju tragetoksina koji nadmašuju blisko povezane bakterije. “

Jukka Corander, Institut za osnovne medicinske znanosti, Sveučilište u Oslu

Testirao toksin na E. coli otpornoj na antibiotike

Od dvanaest različitih toksina koje su pronašli u plazmidima, postojala je posebno jedna varijanta za koju se činilo da ima značajan učinak.

"Uzgojili smo različite vrste E. coli otporne na više lijekova u Petrijevim zdjelicama u laboratoriju i dodali toksin koji proizvode bakterijski sojevi s specifičnom vrstom plazmida. Zatim smo otkrili da je toksin ubio bakterije otporne na antibiotike", kaže Johnsen.

Ovo bi moglo utrti put novim načinima liječenja infekcija personaliziranom medicinom kao "precizno vođenom raketom".

Nalazi koji mogu smanjiti upotrebu antibiotika širokog spektra

Globalni je cilj smanjiti upotrebu takozvanih antibiotika širokog spektra, koji djeluju protiv mnogo različitih vrsta bakterija i koriste se kada nije jasno koja vas je varijanta zarazila. Problem s takvim antibioticima je taj što često ubijaju previše - ne samo štetnih bakterija u tijelu, već i mnogih korisnih.

"Antibiotici širokog spektra obično uništavaju te bakterije E. coli toksinima, koji bi bili oružje same prirode. Moramo liječiti infekcije, naravno. Ako umjesto toga možemo koristiti personaliziranu medicinu poput 'precizno navođenih raketa', možemo i prilagođenim antibioticima. Korisne bakterije mogu preživjeti. Mi možemo. Infekcije koje je teško liječiti", objasnio je Corander.

Corander, Johnsen i Samuelsen nadaju se da ova strategija može djelovati i protiv bakterije Klebsiella pneumoniae. Žele dalje testirati toksine.

Klebsiella može uzrokovati upalu pluća, meningitis, infekcije mokraćnog sustava te infekcije krvi i jetre. Određene varijante Klebsielle otporne na antibiotike identificirane su kao ozbiljna prijetnja javnom zdravlju. Na odjelima intenzivne njege u bolnicama diljem svijeta zdravstveni radnici se sve više bore s ovom bakterijom.

Liječnici moraju znati koju varijantu E. coli pacijent ima kako bi propisali točno pravi lijek

Kako bi se personalizirana medicina mogla koristiti za borbu protiv najštetnije bakterije E. coli, istraživači moraju razviti različite precizne lijekove protiv postojećih varijanti.

"Dijagnozu infekcija E. coli također treba poboljšati kako bi liječnici znali koji lijek propisati", kaže Samuelsen.

Studija je provedena u suradnji s Institutom Wellcome Sanger, UIT-om, UNN-om i bolnicama u različitim dijelovima Norveške i rezultirala je novim, detaljnim pregledom varijacija u cjelokupnom genetskom materijalu E. coli. Na primjer, istraživači mogu vidjeti kako su se određene genetske varijante bakterija razvile u posljednjih 300 godina.

"Ovaj jedinstveni materijal DNK podataka bit će vrlo važan izvor za znanstvenike koji provode međunarodna istraživanja u bakterijskoj genetici i mikrobiologiji", naglašava Corander.

Studiju financira Trond Mohn Research Foundation.

Izvori: