Znajdź zawartość

Jednym z wielkich wyzwań współczesnej medycyny jest zrozumienie, dlaczego niektórzy pacjenci nie reagują na leczenie onkologiczne. Guzy nowotworowe takich osób wykazują wielolekooporność, co znacząco ogranicza opcje terapeutyczne. Naukowcy z Hiszpańskiego Narodowego Centrum Badań Onkologicznych (CNIO, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas) znaleźli właśnie jedną z przyczyn tej lekooporności i opisali potencjalną strategię walki z guzami niepoddającymi się leczeniu. Przeprowadzone przez nich badania pokazują, dlaczego terapie nie skutkują w przypadku niektórych guzów oraz pokazują słabe punkty tych opornych nowotworów. Teraz wiemy, że te słabe punkty można wykorzystać za pomocą już istniejących leków, mówi Oscar Fernandez-Capetillo, który stał na czele zespołu badawczego. Hiszpanie znaleźli mutacje, w wyniku których dochodzi do dezaktywacji genu FBXW7, co z kolei powoduje, że guzy nowotworowe stają się niewrażliwe na większość dostępnych terapii. Jednak w tym samym czasie dezaktywacja genu FBXW7 powoduje, że komórki nowotworu stają się wrażliwe na leki wywołujące zintegrowaną odpowiedź na stres (ISR). Autorzy badań zauważają, że FBXW7 jeden z 10 genów, które ulegają najczęstszym mutacjom w komórkach nowotworowych, a pojawienie się jego zmutowanej wersji jest powiązane z bardzo małymi szansami na przeżycie nowotworu. Hiszpańscy naukowcy wykorzystali technologię CRISPR i mysie komórki macierzyste, by poszukać mutacji odpowiedzialnych za oporność na leki antynowotworowe czy ultrafiolet. Bardzo szybko wpadli na trop FBXW7, co sugerowało, że mutacja tego genu odpowiada za pojawienie się wielolekooporności. Przeanalizowali wówczas bazy danych z informacjami dotyczącymi oporności ponad 1000 linii komórkowych nowotworów na tysiące środków. Potwierdzili w ten sposób, że komórki ze zmutowanym FBXW7 są oporne na większość leków. Z kolei analizy bazy Cancer Therapeutics Response Portal ujawniły, że zmniejszenie ekspresji FBXW7 było powiązane z gorszymi wynikami leczenia. Poszukując związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy zmniejszoną ekspresją FBXW7 a wielolekoopornością naukowcy przyjrzeli się mitochondriom. Odkryli, że w komórkach z deficytem FBXW7 występuje nadmiar białek mitochondrialnych, o których wiemy, że są powiązane z występowaniem lekooporności. Stwierdzili też, że mitochondria w takich komórkach są poddane dużemu stresowi. I to właśnie ten stres może pomóc w przełamaniu lekooporności. Mitochondria to pozostałości bakterii, które przed miliardami lat połączyły się z prymitywnymi komórkami eukariotycznymi. Powstaje więc pytanie, czy antybiotyki zabijające bakterie, mogłyby zabijać też komórki nowotworowe, w których występuje nadmiar białek mitochondrialnych. Wskazówki na ten temat pojawiały się już w przeszłości. Zauważono bowiem, że pewne antybiotyki pomagały niektórym pacjentom nowotworowym. Były to jednak izolowane przypadki, naukowcy nie byli w stanie określić, dlaczego akurat w tych nielicznych przypadkach antybiotyki były skuteczne. Hiszpanie poszli tym tropem i wykazali, że tygecyklina jest toksyczna dla komórek z deficytem FBXW7. Jednak jeszcze ważniejsze było odkrycie, jak na takie komórki działa tygecyklina. Hiszpanie wykazali, że zabija ona komórki poprzez nadmierną aktywację zintegrowanej odpowiedzi na stres (ISR). A później dowiedli, że inne antybiotyki zdolne do aktywowania ISR, również są toksyczne dla komórek ze zmutowanym FBXW7. Trzeba w tym miejscu dodać, że wiele z takich leków jest obecnie używanych w terapiach przeciwnowotworowych, sądzono jednak, że działają za pomocą innych mechanizmów. Nasze badania pokazują, że aktywowanie zintegrowanej odpowiedzi na stres może być sposobem na przełamanie oporności na chemioterapię. Jednak pozostało jeszcze wiele do zrobienia. Trzeba odpowiedzieć na pytanie, które leki najlepiej aktywują ISR i działają najsilniej, którzy pacjenci mogą odnieść największe korzyści z ich stosowania. W najbliższej przyszłości będziemy pracowali nad tymi odpowiedziami, dodaje Fernandez-Capetillo. « powrót do artykułu

Chcielibyście wiedzieć, jaka kombinacja antybiotyków najlepiej zadziała na konkretnego pacjenta? I znaleźć ją w 12, a może nawet w 6 godzin, na miejscu? A może marzy się wam przeszukiwanie tysięcy próbek naraz w poszukiwaniu swoistych przeciwciał? To wszystko umożliwia nowy chip stworzony przez naukowców z IChF PAN. Jest tani, szybki i wiarygodny. Może zastąpić szybkie testy immunochromatograficzne i daje pacjentom większe szanse na pokonanie zakażenia. Nowe narzędzie diagnostyczne tworzy zespół pod kierunkiem prof. Piotra Garsteckiego. W pracy opublikowanej w Micromachines badacze wykazali, że połączenie kilku różnych, prostych metod pozwala stworzyć przyjazny użytkownikom zestaw do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki. Nowy chip wykorzystuje mniej odczynników i antybiotyków niż standardowy antybiogram na agarowej pożywce, a jego użycie jest tak proste jak Etestu. Użytkownik może też wybrać sposób wizualizacji wyników, np. wykorzystując metaboliczne wskaźniki obecności bakterii, barwniki fluorescencyjne albo efekt kolorymetryczny. Chcieliśmy zbadać antybiotykowrażliwość najprościej, jak tylko się da, nie tylko dla pojedynczej substancji bakteriobójczej, ale także dla ich kombinacji albo w różnych warunkach - wyjaśnia dr Ladislav Derzsi, jeden z autorów pracy nadzorujący projekt. By stworzyć nasz chip, połączyliśmy kilka rzeczy odkrytych zupełnie niezależnie. Wykorzystaliśmy np. standardowe techniki fotolitografii i litografii tworzyw sztucznych, powszechnie używane do produkcji tzw. laboratoriów chipowych (LOC), i połączyliśmy je z techniką druku bezkontaktowego na specjalnie dla nas zaprojektowanej maszynie. Dzięki połączeniu tych metod naukowcy są w stanie precyzyjnie zakraplać mikroskopijne ilości dowolnej cieczy w mikrodołki chipu na podobnej zasadzie, jak działają drukarki atramentowe lub laserowe. W prezentowanym badaniu zakraplane były roztwory antybiotyków w różnym stężeniu i różnych kombinacjach. Drukarki mają maleńkie dysze i wykorzystując siły piezoelektryczne, potrafią precyzyjnie dostarczać w żądany punkt określoną objętość atramentu: nanolitry, pikolitry, ba, nawet femtolitry - mówi dr Derzsi. My robimy podobnie, tyle że zamiast atramentu dostarczamy antybiotyki i nie na papier, lecz do mikrodołków z plastycznego elastomeru. Rozpuszczalnik, czyli woda, odparowuje, a to, co zostaje, to mikroskopijna dawka antybiotyku. W opisywanym badaniu mikrodołki były stosunkowo duże, miały 1 mm średnicy i pojemność ok. 0,67 mikrolitra. Na każdym chipie umieściliśmy 1024 takie celki. To o rząd wielkości więcej niż na standardowych płytkach, które mają 96 dołków i to mimo że nasza konstrukcja jest o połowę mniejsza. Co więcej, zmniejszając indywidualne rozmiary każdej celki, liczbę mikrodołków można zwiększyć nawet do 10000 na standardowych rozmiarów chip - dodaje naukowiec. By ułatwić korzystanie z nowej metody, badacze owijają chipy taśmą polimerową, by odciąć dostęp powietrza, a następnie poddają je działaniu próżni. W ten sposób sprzęt jest dostarczany do końcowego użytkownika w postaci sterylnej, w podciśnieniu. W wersji komercyjnej zapewne dodatkowo pakowalibyśmy chipy próżniowo tak, jak to się robi z żywnością - wyjaśnia dr Derzsi. Użytkownik musi tylko odpakować płytkę, wprowadzić roztwór bakterii zwykłą, dostępną na rynku pipetą, a potem dodać niewielką ilość oleju, który rozdziela dołki i pomaga uniknąć ich krzyżowego skażenia. Później trzeba już tylko włożyć płytkę do cieplarki i... czekać na wynik. Po zadanym czasie można odczytać, jaka kombinacja antybiotyków i w jakich stężeniach działa najlepiej; innymi słowy, zobaczyć, gdzie bakterie rosną niechętnie lub wcale. Wielką zaletą nowego systemu diagnostycznego jest jego elastyczność. Można wytwarzać sterylne zestawy pod dyktando odbiorcy, z różnymi antybiotykami w różnych kombinacjach. My badaliśmy na jednej płytce 6 pojedynczych antybiotyków w ośmiu różnych stężeniach i –  dla zwiększenia precyzji – w ośmiu powtórzeniach. Testowaliśmy też ich kombinacje, umieszczając w jednym mikrodołku po dwa z sześciu badanych antybiotyków i sprawdzając ich działanie w szeregu powtórzeń. Można zresztą badać połączenia wielu antybiotyków, inhibitorów i substancji pomocniczych, wstrzykując je do jednej celki w zadanych przez odbiorcę kombinacjach - mówi dr Derzsi - ale zwykle lekarze nie podają pacjentowi więcej niż dwóch, by nie przeciążać jego organizmu. Dzięki naszej metodzie mogą pobrać od chorego próbkę i sprawdzić, który antybiotyk lub jakie ich połączenie zadziała optymalnie w tym konkretnym przypadku, czyli zidywidualizować leczenie, zamiast polegać na statystycznych uogólnieniach. A przecież każdy z nas reaguje na terapię nieco inaczej, nawet jeśli chorobę wywołały te same mikroby. Chodzi o mikroflorę, indywidualną zmienność metabolizmu i wiele innych czynników. Można zatem powiedzieć, że opracowana w IChF PAN metoda to krok przybliżający nas w stronę medycyny spersonalizowanej. Z drugiej strony, to wielka pomoc nie tylko dla klinicystów, ale i dla badaczy próbujących znaleźć nowe, nieoczywiste połączenia antybiotykowe, które działałyby lepiej od tych powszechnie znanych. Choć praca zespołu prof. Garsteckiego skupiała się na antybiotykowrażliwości bakterii, sama metoda ma potencjał, by po wprowadzeniu pewnych zmian można ją było wykorzystywać także np. do identyfikacji swoistych genów albo przeciwciał. Zwłaszcza że byłoby to ekonomiczne. Pojedyncza płytka nie powinna kosztować więcej niż 5 euro. Metody mikrofluidyczne mają jeszcze jedną zaletę: poszukując nowych leków, naukowcy często mają do dyspozycji bardzo ograniczoną liczbę potencjalnie leczniczych substancji. Dzięki drukowi bezkontaktowemu mogą przetestować więcej różnych stężeń i kombinacji takich leków in spe, zanim zabraknie im substratu. « powrót do artykułu

Bakterie coraz częściej nabywają oporności na stosowane przez nas antybiotyki. Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Danii zauważyli, że składnik konopi siewnych, kannabidiol (CBD), wspomaga działanie antybiotyków. To już kolejne badania wskazujące, że CBD może być skuteczny w walce z infekcjami bakteryjnymi. Problem antybiotykooporności narasta na całym świecie i naukowcy od lat alarmują, że jeśli nic się nie zmieni i nie będziemy w stanie opracowywać coraz to nowszych skuteczniejszych antybiotyków, to w przyszłości ludzie mogą zacząć umierać na choroby, które od dziesięcioleci nie stanowią dla nas zagrożenia. Dlatego tez trwają prace nie tylko nad nowymi antybiotykami, ale też nad składnikami wspomagającymi ich działanie. Jednym z takich składników może być kannabidiol. Janne Kudsk Klitgaard i Claes Sondergaard Wassmann informują na łamach Scientific Reports o wynikach swoich badań. Gdy zastosowali oni CBD wraz z antybiotykami zauważyli, że takie połączenie bardziej efektywnie zwalcza bakterie niż same antybiotyki. Potrzebowaliśmy mniej antybiotyku by zabić daną liczbę bakterii, mówią naukowcy. Podczas badań CBD zostało użyte do wzmocnienia działania bacytracyny przeciwko bakteriom Gram-dodatnim. Okazało się, że składnik konopii wspomaga zwalczanie metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA), Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes oraz metycyliooporny Staphylococcus epidermidis. Kombinacja taka nie działa jednak na bakterie Gram-ujemne. « powrót do artykułu

Algorytmy do maszynowego uczenia się pozwoliły specjalistom z MIT zidentyfikować nowe potężne antybiotyki. Podczas testów laboratoryjnych nowe związki zabiły jedne z najtrudniejszych w zwalczaniu bakterii chorobotwórczych, w tym szczepy oporne na działanie wszystkich znanych antybiotyków. Jakby tego było mało, umożliwiły one zwalczenie infekcji w dwóch różnych mysich modelach chorób. Naukowcy wykorzystali model komputerowy, który pozwala na przeanalizowanie w ciągu zaledwie kilku dni działania setek milionów związków chemicznych. Taka analiza pozwala na wybór do dalszych badań najbardziej obiecujących środków. Uczeni szukają związków, które zabijają bakterie w inny sposób, niż obecnie znane antybiotyki. Chcieliśmy stworzyć platformę, która pozwoliłaby nam na wykorzystanie sztucznej inteligencji do zapoczątkowania nowej epoki w odkrywaniu antybiotyków. Dzięki takiemu podejściu natrafiliśmy na zadziwiającą molekułę, która jest jednym z najpotężniejszych znanych antybiotyków, mówi profesor James Collins z MIT. Przy okazji zidentyfikowano wiele innych obiecujących kandydatów na antybiotyki. Substancje te dopiero będą testowane. Uczeni uważają, że ich model można wykorzystać również do projektowania nowych leków. Model maszynowego uczenia się pozwala nam masowo badać związki chemiczne. Przeprowadzenie takich badań w laboratorium byłoby niemożliwe ze względu na koszty, dodaje Regina Barzilay z Computer Science and Artificial Intelligencje Laboratory (CSAIL) na MIT. Przez ostatnich kilkadziesiąt lat wynaleziono niewiele nowych antybiotyków, a większość z tych nowych to lekko istniejące wersje wcześniej istniejących. Obecnie wykorzystywane metody badania związków chemicznych pod kątem ich przydatności do produkcji antybiotyków są niezwykle kosztowne, wymagają dużo czasu i zwykle pozwalają zbadać wąską grupę mało zróżnicowanych środków. Stoimy w obliczu rosnącej antybiotykooporności. Z jednej strony problem ten spowodowany jest coraz większą liczbą antybiotykoopornych patogenów, a z drugiej – powolnym postępem na tym polu, mówi Collins. Coraz częściej pojawiają się głosy, że ludzie mogą zacząć umierać na choroby zakaźne, na które nie umierali od dziesięcioleci. Dlatego też niezwykle pilnym zadaniem jest znalezienie nowych antybiotyków. Niedawno informowaliśmy o odkryciu antybiotyków, które zabijają bakterie w niespotykany dotąd sposób. Pomysł wykorzystania komputerów do identyfikowania potencjalnych antybiotyków nie jest nowy, dotychczas jednak obliczenia takie były albo niezwykle czasochłonne, albo niedokładne. Nowe sieci neuronowe znacznie skracają czas obliczeń. Naukowcy z MIT dostosowali swój model obliczeniowy tak, by poszukiwał związków chemicznych mogących być zabójczymi dla E. coli. Swój model trenowali na około 2500 molekuł, w tym na około 1700 lekach zatwierdzonych przez FDA i około 800 naturalnych produktach o zróżnicowanych strukturach i działaniu. Po zakończonym treningu sieć neuronowa została przetestowana na należącej do Broad Institute bazie Drug Repository Hub, która zawiera około 6000 związków. Algorytm znalazł tam molekułę, która miała strukturę inną od wszystkich istniejących antybiotyków i o której sądził, że będzie wykazywała silne działanie antybakteryjne. Naukowcy najpierw poddali tę molekułę badaniom za pomocą innego modelu maszynowego i stwierdzili, że prawdopodobnie jest ona mało toksyczna dla ludzi. Halicyna, bo tak nazwano tę molekułę, była w przeszłości badana pod kątem jej przydatności w leczeniu cukrzycy. Teraz naukowcy przetestowali ją na dziesiątkach szczepów bakterii pobranych od ludzi. Okazało się, że zabija ona wiele antybiotykoopornych patogenów, w tym Clostridium difficile, Acinetobacter bumannii czy Mycobacterium turebculosis. Jedynym patogenem, który oparł się jej działaniu była Pseudomonas aeruginosa, powodująca trudne w leczeniu choroby płuc. Po pomyślnych testach in vitro rozpoczęto badania na zwierzętach. Halicynę użyto do leczenia myszy zarażonej wcześniej opornym na działanie wszystkich znanych antybiotyków szczepem A. baumannii. Halicyna w ciągu 24 godzin zwalczyła infekcję u zwierząt. Wstępne badania sugerują, że nowy antybiotyk działa poprzez zaburzanie u bakterii możliwości utrzymania gradientu elektrochemicznego w błonie komórkowej. Gradient ten jest niezbędny m.in. do wytwarzania molekuły ATP, niezbędnego nośnika energii. Bakterie pozbawione ATP giną. Naukowcy uważają, że bakteriom będzie bardzo trudno nabyć oporność na taki sposób działania antybiotyku. Podczas obecnych badań uczeni stwierdzili, że w ciągu 30 dni leczenia u E. coli w ogóle nie rozwinęła się oporność na halicynę. Tymczasem np. oporność na cyprofloksacynę zaczyna się u E. coli rozwijać w ciągu 1-3 dni od podania, a po 30 dniach bakteria jest 200-krotnie bardziej oporn działanie tego środka. Po zidentyfikowaniu halicyny naukowcy wykorzystali swój model do przeanalizowania ponad 100 milionów molekuł wybranych z bazy ZINC15, w której znajduje się około 1,5 miliarda molekuł. Analiza trwała trzy doby, a sztuczna inteligencja znalazła 23 molekuły, które są niepodobne do żadnego istniejącego antybiotyku i nie powinny być toksyczne dla ludzi. Podczas testów in vitro stwierdzono, że 8 z tych molekuł wykazuje właściwości antybakteryjne, z czego 2 są szczególnie silne. Uczeni planują dalsze badania tych molekuł oraz analizę pozostałych związków z ZINC15. Naukowcy planują dalsze udoskonalanie swojego modelu. Chcą np. by poszukiwał on związków zdolnych do zabicia konkretnego gatunku bakterii, a oszczędzenia bakterii korzystnych dla ludzi. « powrót do artykułu

Ze względu na swe korzystne właściwości (np. niską gęstość czy oporność na korozję) tytan jest często wykorzystywany w różnego rodzaju implantach: od stomatologicznych po endoprotezy stawów. Implanty, w których wykorzystuje się metal, mają jednak pewną wadę - akumulują się na nich mikroorganizmy, które wywołują infekcje i chroniczny stan zapalny otaczającej tkanki. Przez to, by zapobiec zakażeniu krwi, a później narządów, w ciągu 10-15 lat trzeba usuwać 5-10% implantów stomatologicznych. Nowe badanie dr. Tagbo Niepy z Uniwersytetu w Pittsburghu pokazało, że takie infekcje można skutecznie eliminować za pomocą terapii elektrochemicznej (ang. electrochemical therapy, ECT). ETC zwiększa bowiem zdolność leków do eliminowania patogenów. Żyjemy w czasach kryzysu antybiotyków [także przeciwgrzybicznych], gros z nich [przecież] nie działa. Z powodu oporności rozwijanej przez wiele mikroorganizmów leki przestają spełniać swoje zadanie; dzieje się tak zwłaszcza w przypadku nawracających infekcji. W opisywanej technice [...] prąd prowadzi do uszkodzenia ściany/błony komórkowej mikroorganizmu. [Jednym słowem] prawdopodobieństwo, że lek zadziała, rośnie, jeśli w okresie jego podawania prąd zwiększa przenikalność błony. W ten sposób nawet lekooporne komórki staną się wrażliwe na terapię i zostaną wyeliminowane. Autorzy artykułu z pisma ACS Applied Materials & Interfaces tłumaczą, że słaby prąd wpływa na przyczepione mikroorganizmy. Nie zaszkodzi jednak znajdującej się w pobliżu zdrowej tkance. Niepa i inni dodają, że większość antybiotyków działa lepiej na komórki, które aktywnie replikują. Niestety, nie wpływają one na komórki uśpione, przez co infekcja może nawracać. Co istotne, ETC wywołuje stres elektrochemiczny we wszystkich interesujących klinicystów komórkach. Przez to wzrasta ich wrażliwość na lek. Podczas eksperymentów zespół Niepy koncentrował się na bielniku białym (Candida albicans), drożdżaku, który wywołuje jedne z najczęstszych i najbardziej szkodliwych zakażeń grzybicznych związanych z implantami stomatologicznymi. Najpierw akademicy badali antygrzybiczne właściwości ETC, prowadzonej za pomocą tytanowych elektrod. Wykazali, że prąd może zmniejszyć liczbę żywotnych komórek planktonowych C. albicans nawet o 99,7%, a komórek biofilmu do 96,0-99,99%. Na dalszych etapach studium zespół oceniał skuteczność połączenia ETC z flukonazolem. Okazało się, że terapia elektrochemiczna znacząco zwiększa grzybobójcze działanie flukonazolu. O ile sam lek wykazuje niewielką skuteczność wobec komórek fazy stacjonarnej wzrostu C. albicans oraz biofilmów, o tyle połączenie flukonazolu z ETC daje świetne rezultaty. Analizy pokazały, że sekwencyjna terapia (najpierw ETC, potem lek) prowadzi do zaburzenia funkcji błony komórkowej, przepuszczalności, upośledzenia funkcji metabolicznych i zwiększonej wrażliwości na flukonazol (penetracja leku do komórki jest ułatwiona, dzięki czemu może on wejść w interakcje z kwasem nukleinowym). Co ważne, dochodzi do zmiany struktury biofilmu. Niepa widzi też inne zastosowania opisywanej metody. Wg niego, połączenie ETC i antybiotyków może się sprawdzić np. w przypadku opatrunków i leczenia ran. « powrót do artykułu

Antybiotykooporność to jeden z największych problemów, z którymi przychodzi właśnie mierzyć się ludzkości. Już w tej chwili na terenie Unii Europejskiej każdego roku z powodu antybiotykooporności umiera 25 000 osób. Jeśli nie poradzimy sobie z tym problemem, to w roku 2050 na całym świecie będzie umierało 10 milionów osób rocznie z powodu oporności bakterii na stosowane antybiotyki. Tym bardziej należy cieszyć się, że powstał nowy środek chemiczny, który skutecznie identyfikuje i zabija antybiotykooporne superbakterie Gram-ujemne. Jest on dziełem doktorantki Kirsty Smitten, a prace nad nim prowadzą naukowcy z University of Sheffield i Rutheford Appleton Laboratory. Bakterie Gram-ujemne, a należy do nich np. E. coli, są odpowiedzialne za wiele niebezpiecznych infekcji, w tym zapalenie płuc, infekcje układu moczowego czy krwionośnego. Bardzo trudno się je zwalcza, gdyż środki chemiczne mają problem z przeniknięciem ściany komórkowej bakterii. Od 50 lat nie pojawiła się żadna nowa metoda zwalczania bakterii Gram-ujemnych, a ostatni lek, który potencjalnie mógłby je zwalczać, wszedł w fazę testów klinicznych w 2010 roku. Nowy związek chemiczny ma kilka istotnych cech. Wykazuje luminescencję, co oznacza, że można śledzić sposób, w jaki działa na bakterie. To zaś umożliwia prace nad nowymi terapiami. Dotychczasowe badania wskazują, że wspomniany związek działa na kilka różnych sposobów, co powoduje, że bakteriom trudno będzie wyrobić oporność. Na razie testowany był na mikroorganizmach opornych na jeden rodzaj antybiotyków. W najbliższym czasie rozpoczną się testy na bakteriach wielolekoopornych. Niedawno Światowa Organizacja Zdrowia opublikowała raport, w którym wymieniała kilkanaście Gram-ujemnych bakterii jako jedne z największych zagrożeń dla ludzi i stwierdziła, że znalezienie środków je zwalczających jest priorytetem, gdyż bakterie te powodują choroby o wysokiej śmiertelności, bardzo szybko ewoluuje u nich antybiotykooporność, a zakażeniami często dochodzi w szpitalach. « powrót do artykułu

Stężenie antybiotyków w niektórych rzekach aż 300-krotnie przekracza bezpieczne poziomy, odkryli naukowcy, którzy dokonali pierwszego globalnego studium na ten temat. Naukowcy przyjrzeli się rzekom w 72 krajach na 6 kontynentach i szukali w nich 14 najczęściej stosowanych antybiotyków. Okazało się, że występują one w 65% monitorowanych miejsc. Największe przekroczenie norm dotyczyło metronidazolu, leku stosowanego przeciwko różnego typu infekcjom, w tym infekcjom skóry i jamy ustnej. W jednej z rzek Bangladeszu jego stężenie było o 300 razy większe niż poziom uznawany za bezpieczny. Ogólnie w Bangladeszu można mówić o tragicznej sytuacji. O ile bowiem np. w Tamizie najwyższa zanotowana koncentracja wszystkich antybiotyków wynosiła 233 nanogramy na litr, to w Bangladeszu była 170-krotnie wyższa. Najbardziej rozpowszechnionym antybiotykiem okazał się trimetoprym, który znaleziono w 307 z 711 monitorowanych miejsc. Jest on głównie wykorzystywany przy leczeniu infekcji dróg moczowych. Z kolei antybiotykiem, w przypadku którego najczęściej notowano przekroczenie bezpiecznych poziomów jest cyprofloksacyna. Badacze z University of York, którzy monitorowali rzeki, jako bezpieczne przyjęli poziomy opracowane ostatnio przez organizację AMR Industry Alliance. Uznaje ona, że – w zależności od antybiotyku – bezpieczny poziom może wahać się od 20 do 32 000 nanogramów na litr. Do przekroczenia poziomów bezpieczeństwa najczęściej dochodziło w rzekach Azji i Afryki, jednak i w Europie i obu Amerykach notowano wysokie poziom, co pokazuje, że zanieczyszczenie antybiotykami to problem globalny. Największe zanieczyszczenie tymi substancjami występuje w Bangladeszu, Kenii, Ghanie, Pakistanie i Nigerii. W Europie najbardziej zanieszyczone było jedno z monitorowanych miejsc w Austrii. Zwykle miejsca największych zanieczyszczeń znajdowały się blisko oczyszczalni ścieków, miejsc zrzucania ścieków oraz w pobliżu niestabilnych politycznie regionów, na przykład przy granicy Izraela z Autonomią Palestyńską. Doktor John Wilkinson zauważa, że dotychczas większość tego typu badań prowadzono w Europie, Ameryce Północnej i w Chinach, a zwykle poszukiwano kilku antybiotyków. Dopiero teraz można mówić, że mamy pewien zarys skali problemu. Zanieczyszczenie rzek antybiotykami to nie tylko problem dla środowiska naturalnego. Rzeki są źródłem wody pitnej dla ludzi i zwierząt, dostarczają wodę dla rolnictwa. Antybiotyki je zanieczyszczające w końcu trafiają do naszych organizmów i przyczyniają się do rosnącego problemu z antybiotykoopornością. Przez nią zaś coraz więcej chorób zakaźnych staje się opornych na dostępne leki i coraz bardziej realny staje się scenariusz, że ludzie będą umierali na choroby, które jeszcze kilkadziesiąt lat temu były łatwe w leczeniu. « powrót do artykułu

Naukowcy z Instytutu Technologii Stevensa stworzyli powłokę np. do endoprotez stawów, która gdy pojawiają się bakterie, uwalnia celowane mikrodawki antybiotyków. Dzięki temu można znacząco obniżyć wskaźnik zakażeń. Prof. Matthew Libera opisał metodę powlekania implantu siecią mikrożelową. W skrócie są to plamki o średnicy 100-krotnie mniejszej od przekroju ludzkiego włosa, które absorbują pewne antybiotyki. Zachowanie mikrożelu reguluje się za pomocą ładunków elektrycznych; aktywność elektryczna zbliżających się bakterii prowadzi do uwolnienia leku. Mikrożele można zastosować w wielu różnych urządzeniach medycznych, w tym w zastawkach serca czy szwach chirurgicznych. Amerykańska armia, która współfinansowała badania, chce wdrożyć technologię w szpitalach polowych (obecnie zakażenia występują w 1/4 ran bojowych). Zakażenia po zabiegach chirurgicznych trudno zwalczyć, gdyż kolonizując powierzchnie, bakterie tworzą antybiotykooporne biofilmy. Libera i inni zaburzają ten cykl, zabijając bakterie, nim w ogóle zdobędą przyczółek. W odróżnieniu od tradycyjnych metod leczenia - układowych, które zalewają antybiotykiem cały organizm czy miejscowych, takich jak mieszanie antybiotyków z cementem kostnym - podejście mikrożelowe jest silnie celowane: uwalniane są maleńkie dawki antybiotyku do uśmiercenia pojedynczych bakterii. W ten sposób ogranicza się presję selekcyjną, prowadzącą do rozwoju superpatogenów. Amerykanie wyjaśniają, że inne obecnie rozwijane "samobroniące się" powierzchnie bazują na bakteryjnych produktach przemiany materii, które wyzwalają uwalnianie leków. Takie podejście jest jednak mniej efektywne od metody Libery, która może zabijać także formy spoczynkowe bakterii. Mikrożele są bardzo wytrzymałe; niegroźne im np. odkażanie etanolem. Poza tym tygodniami zachowują one stabilność i właściwie reagują na ludzką tkankę, co oznacza, że przechowują ładunek do momentu, aż jest on potrzebny i wspierają zdrowy wzrost kości. By nałożyć mikrożel na urządzenie medyczne, chirurg musi je na kilka sekund zanurzyć w specjalnej kąpieli. Druga kąpiel wysyca mikrożel antybiotykiem. Plany są takie, by w przyszłości lekarz przygotowywał urządzenia bezpośrednio przed wszczepieniem, wykorzystując antybiotyki dostosowane do czynników ryzyka danego pacjenta. Jak dotąd podejście testowano w warunkach in vitro. « powrót do artykułu

Antybiotyk minocyklina może chronić przed chorobami neurodegeneracyjnymi w czasie starzenia. Autorzy publikacji z pisma eLife odkryli, że minocyklina wydłuża życie nicieni, zapobiegając akumulacji pewnych białek w procesie starzenia. Agregaty białek występują w kilku chorobach mózgu związanych z wiekiem, w tym w stwardnieniu zanikowym bocznym, chorobach Alzheimera i Parkinsona, a także w chorobach prionowych. Ponieważ ich patogeneza wiąże się z agregacją nieprawidłowo zwiniętych polipeptydów, bywają one nazywane chorobami agregacyjnymi (konformacyjnymi). Najnowsze studium pokazuje, że minocyklina zapobiega takiej akumulacji nawet u starszych zwierząt, z upośledzonymi przez wiek szlakami odpowiedzi na stres. Gdy się starzejemy, upośledzeniu ulega homeostaza białek (proteostaza). Jest to równowaga między produkcją/utrzymaniem prawidłowo sfałdowanych białek a ich degradacją przez lizosomy oraz proteasom. Byłoby świetnie, gdyby istniały sposoby na wzmacnianie proteostazy i wydłużanie życia [...] na drodze leczenia starszych osób po wystąpieniu pierwszych objawów chorób neurodegeneracyjnych bądź markerów chorób, np. akumulacji białek - podkreśla Gregory Solis z Instytutu Badawczego Scripps. W ramach naszego badania dociekaliśmy, czy minocyklina może wydłużyć życie zwierząt, u których już doszło do upośledzenia proteostazy. Amerykanie wybrali 21 związków, o których wiadomo, że wydłużają życie Caenorhabditis elegans. Okazało się, że o ile wszystkie wydłużały życie młodych nicieni, o tyle na stare działała tylko jedna substancja - minocyklina. By sprawdzić, czemu się tak dzieje, naukowcy oceniali ewentualny wpływ antybiotyku na agregację białek. Młodym i starym nicieniom podawano wodę albo minocyklinę. Później określano poziom beta-amyloidu i alfa-synukleiny, a więc białek związanych, odpowiednio, z chorobą Alzheimera i Parkinsona. Okazało się, że bez względu na wiek zwierząt, antybiotyk ograniczał agregację obu białek. W kolejnym etapie badań akademicy sprawdzali, czy antybiotyk włącza białka sygnalizujące stres, których funkcja jest u starszych osobników upośledzona. Ku zaskoczeniu wszystkich okazało się, że pod wpływem minocykliny ich aktywność de facto spada. Później oceniano, czy lek wyłącza komórkowe procesy degradacji białek, ale okazało się, że również nie. Dzięki sondzie chemicznej Amerykanie ustalili, że minocyklina bezpośrednio oddziałuje na rybosom, czyli kompleks białek i kwasów nukleinowych służący do produkcji białek. Ten sam wynik uzyskano u nicieni oraz w komórkach mysich i ludzkich. Gdy naukowcy posłużyli się zmutowanymi nicieniami z nasiloną bądź zmniejszoną produkcją białek, zauważyli, że u zwierząt z już obniżoną produkcją do dalszego ograniczenia tego procesu i wydłużenia życia potrzeba było niższych dawek minocykliny. Tam zaś, gdzie produkcja białek była nasilona, dawki musiały być większe. To sugeruje, że minocyklina wydłuża życie, kontrolując tempo produkcji białek w rybosomie. « powrót do artykułu

Pluskwiaki Podisus maculiventris wytwarzają antybiotyk zwany tanatyną, który zaburza proces powstawania zewnętrznej błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych. Naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu odkryli, że dzieje się tak dzięki nieznanemu dotąd mechanizmowi. Wg Szwajcarów, można i należy go wykorzystać do opracowania nowej klasy leków. W dobie narastającej lekooporności jednym z największych wyzwań pozostaje zidentyfikowanie nowych mechanizmów, działających na niebezpieczne bakterie Gram-ujemne. Do grupy tej należą, m.in.: pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), które wywołują zagrażające życiu infekcje płuc czy różne szczepy pałeczek okrężnicy (Escherichia coli). Połączony zespół akademików z Uniwersytetu i Politechniki Federalnej w Zurychu (ETHZ) odkrył ostatnio, że tanatyna nie dopuszcza do tworzenia zewnętrznej błony bakterii Gram-ujemnych (błona ta blokuje potencjalnie toksycznym cząsteczkom dostęp do komórki). Za pomocą najnowocześniejszych metod Szwajcarzy stwierdzili, że tanatyna zaburza transport lipopolisacharydów (LPS) do zewnętrznej błony. Zwykle szlak transportowy składa się z superstruktury 7 białek, które tworzą pomost rozciągający się od błony wewnętrznej, przez peryplazmę, po błonę zewnętrzną (ścianę komórkową). Dzięki pomostowi LPS dostają się do powierzchni komórki, gdzie stają się ważną częścią błony zewnętrznej. Tanatyna hamuje jednak interakcje białkowe konieczne do powstania pomostu. Przez to lipopolisacharydy nie mają jak dotrzeć do celu i biogeneza całej ściany komórkowej zostaje zahamowana. Jak można się domyślić, dla bakterii jest to zjawisko śmiertelne. To nieznany dotąd mechanizm działania antybiotycznego [...] - podkreśla John A. Robinson z Uniwersytetu w Zurychu. Mechanizm, który opisano na łamach Science Advances, jest już wykorzystywany przez firmę Polyphor AG do opracowania substancji nadających się na leki. Mają one blokować interakcje białkowe w komórkach bakteryjnych. « powrót do artykułu

Naukowcy z University of Illinois oraz firmy Nosopharm z Lyonu opisali nową obiecująca klasę antybiotyków, które mogą uchronić ludzkość przed widmem antybiotykooporności. Odilorhabdiny (ODL) zostały odkryte w 2013 roku przez firmę Nosopharm. Środki te mają dwie olbrzymie zalety. Po pierwsze pochodzą z nietypowego źródła, po drugie zaś, zabijają bakterie w wyjątkowy sposób, który może być efektywny w walce z lekoopornymi mikroorganizmami. ODL znaleziono w kolonizujących nicienie bakteriach Xenorhabdus nematophila. X. nematophila zyskują w organizmie nicienia źródło pożywienia, a w zamian chronią swojego gospodarza przed innymi bakteriami wytwarzając zabójczy dla nich antybiotyk. Międzynarodowy zespół naukowy wyizolował aktywny składnik wspomnianego środka, zbadał jego strukturę i na tej podstawie stworzył znacznie potężniejsze środki. W Molecular Cell ukazał się właśnie pierwszy szczegółowy opis nowego antybiotyku i sposobu ich działania. Alexander Mankin i Yury Polikanov z University of Illinois w Chicago odkryli, że ODL działają na rybosom komórek bakterii. Podobnie jak wiele innych antybiotyków ODL działają na rybosom, jednak ich wyjątkowość polega na tym, że łączą się z takim fragmentem rybosomu, z jakim nie łączą się żadne inne znane antybiotyki, mówi profesor Polikanov. Ponadto po połączeniu się z rybosomami nowy środek uniemożliwia im translację kodu genetycznego. Gdy ODL trafiają do komórek bakterii, wpływają na działanie rybosomów i powodują, że podczas tworzenia nowych białek pojawiają się błędy. To prowadzi do śmierci bakterii, wyjaśnia Mankin. Uczony dodaje, że istnieje wiele antybiotyków, które spowalniają wzrost bakterii, ale niewiele, które je zabijają. Fakt, że ODL są bakteriocydami oraz że łączą się z takim miejscem w robosomie, które nie jest wykorzystywane przez żaden inny antybiotyk, sugeruje, że mogą one posłużyć do leczenia infekcji opornych na działanie innych antybiotyków, dodaje profesor Mankin. Odkryliśmy, że ODL wyleczyły myszy zarażone wieloma patogenami, zwalczają bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne, w tym oporne na karbapanemy enterobakterie, dodaje Maxime Gualtieri, współzałożyciel i główny naukowiec firmy Nosopharm. Oporne na karbapenemy enterobakterie wykazują wysoką oporność na wiele antybiotyków. Jedno z badań sugeruje nawet, że zabijają one 50% zainfekowanych. ODL nie były jeszcze badane pod kątem przydatności do stosowania na ludziach, ale już teraz wiadomo, że warto rozpocząć badania w tym kierunku. Współpraca ze światem akademickim i jego uznanymi ekspertami zajmującymi się antybiotykami pomoże nam w przygotowaniu się do badań klinicznych, mówi Philippe Villain-Guillot, szef i współzałożyciel Nosopharm. « powrót do artykułu