2017. június 24. szombat
Iván, Héra
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Legyőzhető-e az antibiotikum-rezisztencia? Új típusú antibiotikumok a láthatáron - 2015-01-20 09:35:40 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Legyőzhető-e az antibiotikum-rezisztencia? Új típusú antibiotikumok a láthatáron

Az antibiotikum rezisztens baktérium törzsek által jelentett veszélyről évtizedek óta tudunk, és többezer kutató keresi a megoldást a problémára éjt-nappalá téve. Erről a jelenségről, valamint a több,  antibiotikumnak is ellenálló baktériumok elleni küzdelemről mar mi is írtunk. Bár a szakembereken kívül kevesen hallottak erről a problémáról, a bármikor bekövetkező globális influenza pandémia mellett talán az egyik legfenyegetőbb egészségügyi krízis előtt állunk. Az Egészségügyi Világszervezet 2014-ben adott ki egy tanulmányt, amely szerint, ha nem történik áttörés az új antibakteriális szerek kutatásában, akár már ennek az évszázadnak a közepére elérkezhetünk az antibiotikumok utáni világba; egy olyan világba, ahol egy egyszerű tüdőgyulladás újra halálos lehet, akárcsak a Flemming előtti évezredekben.

A becslések szerint évente tízmilliókra tehető majd az eddig gyógyítható betegségek által szedett áldozatok száma. A kórházakban terjedő ún. multidrog resistant (több antibiotikummal szemben rezisztens) baktériumok így is egyre több áldozatot követelnek évente

Az iden januárban megjelent Nature cikkben a Northeastern University egy kutatócsoportja egy nagyon ígéretes megközelítésről számol be: mindeddig sejtkultúrában nem tenyészthető baktériumok különféle anyagcseretermékeinek vizsgálata során olyan antibakteriális anyagot -teixobactin- találtak, amely nagyon hatásos ismert patogén baktériumok ellen, és mindeddig nem találtak ellenálló baktériumtörzseket. Mint nagyon sok antibiotikum, ez is a bakteriális sejtfal szintézisét gátolja, és ezáltal pusztítja el a bakteriális sejteket.

Ez a bejelentés nagyon sok szempontból is figyelemre méltó. A Kim Lewis professzor által vezetett csoport kettő, az utóbbi évtizedben elterjedt kutatási filozófiát (természetes hatóanyagok keresése, valamint a nagy áteresztőképességű tesztelés) ötvözött egy igen ötletes módszerrel, a baktériumok sejtkultúrában való szaporításával -iChip-.

Vegyük először az újítást, az iChip-et. Nagyon régóta ismert, hogy az ismert baktériumok körülbelül kilencvenkilenc százalékát nem tudjuk in vitro (laboratóriumi, steril környezetben) tenyészteni, mivel ezeknek a sejteknek a laboratóriumban használt tápanyagok/körülmények egész egyszerűen nem felelnek meg. Ez persze azt is jelenti, hogy az in natura (szabadban elő) bakteriális közösségekről nagyon keveset tudunk. Márpedig a mikrobióta életbevágóan fontos a Föld élővilága szempontjából. (Ahogy egy, az ELTE Mikrobiológia tanszéken oktató professzor mondta: ha holnapra eltűnne minden magasabbrendű élet, a mikrobáknak nem lenne probléma; ha viszont a mikrobák tűnnének el, a magasabbrendű élet holnaputánra megszünne.) Ez tehát egy komoly lyuk a tudásunkban, amely igencsak lényeges mind orvosi, mind ökológiai szempontból. Ezt a jelenséget hívjak "mikrobiális sötét anyagnak" (microbial dark matter), az asztrofizikusok által használt sötét anyag mintájára –azt jelezvén ezzel, hogy a baktériumok 99%-ról alig tudunk valamit, akárcsak a világegyetemet kitevő tömeg  túlnyomó részét képező sötét anyagról. Erre a problémára sikerült egy megoldást találni egy forradalmi szerkezettel, amely képes kis kamrákba válogatni (egyszerűen kihígítják) az egyes bakterális sejteket, majd ezt az egész szerkezetet talajba ágyazva, a természeteshez hasonló körülmények között tenyészthetőek a baktériumok, hogy kolóniakat képezzenek. Ezzel a módszerrel körülbelül ötven százalékra sikerült növelni az in vitro szaporítható baktériumfajok számát. Mivel tudott, hogy az egyes mikrobialis közösségek nagyon sok szálon irányítják a tagjaik növekedését, valamint hogy nagyon sok baktérium és gomba termel antibakteriális és gombaellenes szereket, feltételezhető, hogy az eddig nem vizsgált baktériumok eddig meg nem ismert antimikrobiális szereket termelnek. Ez pedig kulcsfontosságú lehet a most zajló baktériumok elleni harcban, amelyben sajnos vesztésre állunk. Csakhogy hogyan találják meg ezeket a hasznos antibakteriális anyagokat a több százezer, baktériumok által kibocsátott vegyület között?

Erre szolgál a mostanában “nagyon divatos” nagy áteresztőképességű tesztelésnek (high throughput screening) nevezett metódus.  Ennek a lényege az, hogy felállítunk egy olyan tesztet, amely lehetőleg digitális (igen/nem) választ ad egy adott folyamatra (meg tud-e egy vírus fertőzni egy adott sejtet, például), és könnyen automatizálható (a vírussal fertőzött sejtek zölden fluoreszkálnak, mert a vírus GFP-t is kifejez/expresszál, így minden minta ad egy negatív vagy pozitív jelet, amelyet robotokkal összekötött berendezésekkel le lehet olvasni). Ezt a rendszert akar több ezer, több százezer molekula/sejt/stb.. vizsgálatára fel tudjuk használni. Az előző példánál maradva: a kérdésünk az, hogy vannak-e anyagok, amelyek megvédik a sejteket a vírusfertőzéstől? Van 10.000 molekulából álló “könyvtárunk” (hatóanyag-kollekciónk), és ezeket nagyon gyorsan le tudjuk tesztelni megfelelő sejtek és vírusok segítségével: 96 lyukú sejtkultúra-edenybe tesszük a sejteket, az egyes lyukakba egy-egy vegyületet és a vírust is eljuttatjuk a sejtekhez. A zölden fluoreszkáló lyukakban sikeres vírusfertőzés történt, azaz el tudjuk dönteni, melyik anyag gátolja meg a vírus szaporodását. Egy robot segítségével akar több száz, több ezer ilyen edényt is képesek vagyunk kezelni és leolvasni, és számítógéppel elemezni az eredményeket. Így viszonylag gyorsan óriási mennyiségű anyagot tudunk tesztelni. (Érdemes végignézni a videót; egészen megbabonázó, ahogy a robot dolgozik.) Ez a kutatómódszer tulajdonképp egy óriási "halászhálóként" funkcionál, amely kifogja a számunkra érdekes anyagokat/sejteket/vagy bármit, amit épp kutatni szeretnénk; jellegéből adódóan nevezik ezt a módszert kincsvadászatnak is. Ezt az eljárást használtak a kutatók, hogy az iChipben tenyésztett baktériumok termékeit analizálják.

Az iChipbol izolált baktériumok jó része, ha már kolóniát (azaz egy összefüggő baktérium-telepet képzett), szaporítható in vitro. 10.000 ilyen izolált kolóniát vizsgáltak meg, és azt figyelték, hogy mennyire képesek ezek az izolátumok a Streptococcus aureus baktérium szaporodását gátolni. Több ígéretes jelölt közül a mar említett teixobactin volt a legsikeresebb amelyet izoláltak és azonosítottak a Eleftheria terrae újonnan leírt Gram-negatív baktériumfajból.


 
Eleftheria terrae, forrás
 






Teixobactin, forrás


Az antibiotikum célpontja a bakteriális sejtfal egyik alapelemének, egy peptidoglikán szintézisének kiinduló vegyülete. Mivel a hatóanyag közvetlenül a peptidoglikánhoz köt, és nem pedig a folyamatot katalizáló enzimek működését gátolja, ezért antibiotikum rezisztencia is sokkal nehezebben alakul ki ellene. (Enzimek, egyéb fehérjék működését gátló anyagok ellen mutációkkal nagyon gyorsan tudnak alkalmazkodni a sejtek. Ezek a mutációk megváltoztatják a fehérjét annyira, hogy a gátló anyag ne tudjon működni, de a fehérje funkciója érintetlen marad.) Ez tehát egy eljövendő paradigmaváltás kezdete is lehet a gyógyszeriparban. Mivel itt nem a változtatható fehérjék a célpontok, hanem a sejtfal építőanyagai, elképzelhető, hogy az antibiotikumok kifejlesztése és az ellenük való rezisztencia kialakulásából álló állandó versenyfutasnak baktériumok és az emberiség között vége lehet, ha több, ilyen típusú célpont ellen keresünk hatóanyagokat.

Egerekben is megvizsgáltak a teixobactin hatását, és úgy találtak, hogy stabil, alacsony toxicitású, és hatékony az MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) törzsek ellen. Így tehát több sikeres kutatási irány ötvözésével Lewis és csoportja demonstrálta, hogyan lehet előbbre jutnunk az antibiotikum-rezisztens baktériumok elleni harcban. (Érdemes megjegyezni, hogy ez a munka egy nagyon szép példája az egyetemi kutatócsoportok és a gyógyszerfejlesztő cégek együttműködésének is; Lewis professzor a NovoBiotic céggel dolgozott együtt a szer kifejlesztésén.)

Persze vannak megoldandó problémák: az új antibiotikum nem garantált, hogy megfelelő hatékonysággal működik az emberi szervezetben is, vagy hogy éppenséggel hatásos minden Gram-pozitív baktérium ellen.  A másik, igencsak lényeges probléma a hatóanyag spektruma: úgy tűnik, nem hatékony a Gram-negatív baktériumok ellen. (Ezeknek a baktériumoknak más felépítésű a sejtfaluk, és védettek a teixobactin hatása ellen.) Remélhetőleg a fenti kutatási módszerekkel többféle antimikrobiális szert is képesek lesznek a kutatók izolálni, amelyek hatékonyan pusztítják el a Gram-negatív kórokozókat (pl. az E. coli baktériumot) is.

Ez a cikk tehát nemcsak egy új, ígéretes antibiotikumról számol be, hanem demonstrálja hogyan lehet új technológiák segítségével hatékonyabban felderíteni a természetben mar meglevő védekezési eszközöket. Ez a fajta hozzáállás talán sikeresen alkalmazható lesz egészen más irányú kutatásokban is (például bioüzemanyagok előállítása, szennyezések lebontása mikrobákkal, stb).

2015. január 20.

Forrás:
Nature, kép

Donászi András
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 9, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés