Znajdź zawartość

Uczeni z Rensselaer Polytechnic Institute opracowali specjalną powłokę dla narządzi chirurgicznych, ścian szpitalnych i innych przedmiotów, która zabija gronkowca złocistego opornego na metycylinę (MRSA). Bakteria ta jest odpowiedzialna za olbrzymią liczbę zakażeń szpitalnych. Co ciekawe, do stworzenia powłoki wykorzystano naturalnie występujący enzym. Budujemy na naturze - powiedział Jonathan S. Dordick, profesor z Center for Biotechnology & Interdisciplinary Studies. Mamy tutaj system zawierający enzym, który jest bezpieczny w stosowaniu, nie wykształca się nań oporność i nie zagraża środowisku. Gdy MRSA wejdzie z nim w kontakt, ginie - dodaje uczony. Podczas testów na powierzchnię pomalowaną standardową lateksową farbą zawierającą wspomniany enzym nałożono roztwór zawierający MRSA. Po 20 minutach wszystkie bakterie zginęły. Powłoka, o której mowa, składa się z nanorurek wymieszanych z lizostafiną. To enzym wykorzystywany przez nieszkodliwe dla człowieka szczepy gronkowców do obrony przed gronkowcem złocistym. Powłoka z lizostafiną ma olbrzymie zalety w porównaniu do podobnych rozwiązań. Jest szkodliwa tylko dla MRSA, nie wykorzystuje antybiotyków, nie wydziela szkodliwych środków chemicznych do środowiska i nie zbija się z czasem z grupy. Pokryte nią przedmioty mogą być myte bez obawy utraty właściwości przez powłokę. Jest ona też łatwa w przechowywaniu. W postaci suchej przed nałożeniem może być przechowywana przez pół roku. Profesorowie Jonathan S. Dordick i Ravi Kane, którzy opracowali nową powłokę, mówią, że korzystali z wcześniejszych wieloletnich badań nad łączeniem enzymów z polimerami. Już wcześniej odkryli, że enzymy są bardziej stabilne i gęściej upakowane gdy najpierw połączy się je z nanorurkami, a dopiero później z polimerami niż w sytuacji, kiedy łączone są bezpośrednio z polimerami. Gdy to odkryli, zaczęli szukać praktycznego zastosowania dla wyników swoich prac. Zadaliśmy sobie pytanie - gdzie enzymy mogą być wykorzystana przeciwko bakteriom - mówi Dordick. Uczeni natychmiast pomyśleli o lizostafinie i MRSA. Lizostafina działa wyjątkowo selektywnie. Nie zwalcza innych bakterii i nie jest toksyczna dla ludzkich komórek - dodaje uczony.

Naukowcom z MIT udało się stworzyć supercienką (i, co ważne, bardzo tanią w produkcji) powłokę z polimeru, wykazującą wyjątkowo dobre właściwości bakteriostatyczne. Niepozorny produkt ma szansę przynieść wielomiliardowe zyski w samych tylko Stanach Zjednoczonych, a w skali świata - uratować życie milionów osób narażonych na poważne infekcje bakteryjne. Wynalazek jest konsekwencją dokonanego wcześniej przez tę samą grupę odkrycia, że zdolność bakterii do tworzenia na określonej powierzchni tzw. biofilmów, czyli cienkich kolonii rozrastających się na płaskich powierzchniach, jest w dużym stopniu zależna od jej twardości. Można w ten sposób zapobiegać pojawianiu się niechcianych bakterii np. na salach operacyjnych i jednocześnie ułatwiać ich wzrost tam, gdzie są one potrzebne (prostym przykładem takich powierzchni są np. urządzenia używane w przemyśle mleczarskim). Przy utrzymaniu wszystkich pozostałych parametrów na stałym poziomie, sztywność materiału zwiększa zdolność bakterii do przylegania - tłumaczy prof. Krystyn Van Vliet, profesor materiałoznawstwa i inżynierii, autor pracy. Celem badań było ustalenie wpływu mechanicznych właściwości tzw. wielowarstwowych powłok polielektrolitowych na łatwość ich zasiedlania przez bakterie. Jako obiekt badań posłużyły mikroorganizmy należące do trzech gatunków: pospolitego na ludzkiej skórze Staphylococcus epidermidis oraz zamieszkującej głównie ludzką okrężnicę, fragment jelita grubego, pałeczki Escherichia coli (2 szczepy). Sztywność zwykle była pomijana w badaniach nad przyleganiem bakterii do powierzchni. Zamiast tego badano inne cechy, takie jak ładunek elektryczny, szorstkość lub powinowactwo do wody. [Nasze] nowe badania pokazują, że sztywność także powinna zostać uwzględniona - tłumaczy prof. Van Vliet. Co ważne, zastosowanie nowych tworzyw można łączyć ze znanymi dotychczas metodami zapobiegania rozwojowi mikroorganizmów, aby w ten sposób połączyć ich skuteczność. Ze znanych dotychczas sposobów zwalczania zanieczyszczenia biologicznego można wymienić np. bakteriobójcze związki chemiczne lub nanocząsteczki metali, których zadaniem jest zaburzanie struktury ściany komórkowej bakterii. Nie mamy złudzeń, że możemy zapobiec tworzeniu biofilmów przez bakterie, które normalnie czynią to z łatwością. Ale jeśli będziemy mogli ograniczyć szybkość ich narastania, obecne metody mogą okazać się bardziej efektywne - tłumaczy inny autor publikacji, Michael Rubner. Główni autorzy pracy to dwoje magistrantów: Jenny Lichter i Todd Thompson. Oboje zaznaczają, że zastosowanie powłok polielektrolitowych może znaleźć zastosowanie nie tylko w przypadku dużych powierzchni, ale także miniaturowych urządzeń medycznych aplikowanych do wnętrza ciała pacjenta. Należą do nich np. rozruszniki serca lub tzw. stenty, czyli miniaturowe "rusztowania" zapobiegające zamykaniu się światła naczyń krwionośnych. Obecnie osiadanie bakterii na tego typu implantach jest poważnym problemem i powodem częstych komplikacji. Polimerowe powłoki są bardzo cienkie - mają grubość zaledwie 50 nanometrów (miliardowych części metra). Składają się z wielu warstw polielektrolitów, czyli tworzyw sztucznych o określonym ładunku elektrycznym na powierzchni. Dzięki odpowiedniemu kontrolowaniu pH podczas ich syntezy można regulować zdolność reagowania ze sobą poszczególnych cząsteczek tworzywa, co z kolei ma bezpośrednie przełożenie na zwartość i sztywność struktury powstającego materiału. Prof. Van Vliet wyjaśnia, że prawdopodobny mechanizm działania odkrytego tworzywa jest związany z jego zdolnością do interakcji z rzęskami na powierzchni komórek bakterii. Jej zdaniem, im twardszy jest materiał, tym łatwiej bakteria może się z nim związać. Nie jest jednak znany dokładny mechanizm stojący za tym zjawiskiem - jego zbadanie jest kolejnym celem zespołu. Odkrycie może mieć ogromne zastosowanie praktyczne głównie w ochronie zdrowia. Tzw. zakażenia szpitalne są przyczyną śmierci aż 100 000 osób rocznie w samych tylko Stanach Zjednoczonych (w skali świata będą to więc zapewne miliony osób), a całkowite zlikwidowanie tego problemu, o ile jest to w ogóle możliwe, przyniosłoby co roku aż 4,5 miliarda dolarów oszczędności. Nic więc dziwnego, że amerykańskie władze tak chętnie wspierają podobne badania.

Naukowcom z Wellcome Trust Sanger Institute w pobliżu Cambridge oraz Bristol University udało się zsekwencjonować, czyli ustalić dokładną sekwencję DNA, mikroorganizm będący przyczyną niebezpiecznie rosnącej liczby tzw. zakażeń szpitalnych. Badacze ustalili, że bakteria, należąca do gatunku Stenotrophomonas maltophilia, dysponuje wyjątkowo skutecznym systemem redukującym jej wrażliwość na antybiotyki. Pracujący na Uniwersytecie w Bristolu dr Matthew Avison, główny autor pracy, opisuje obiekt swoich badań: To najnowszy element listy opornych na antybiotyki "supermikrobów" powodujących zakażenia szpitalne. Wykazywany przez niego stopień oporności jest zatrważający. Wciąż rozwijają się nowe szczepy, które są oporne na wszelkie dostępne antybiotyki, a nowe, skuteczne przeciwko leki szerokim grupom mikroorganizmów, nie powstają ani nie są opracowywane. Bakteria, zwana w skrócie Steno, powoduje ciężkie zakażenia porównywalne z innymi szczepami tzw. bakterii szpitalnych, jak np. niektórymi szczepami gronkowca złocistego. Choć jest stosunkowo powszechna w przyrodzie, spowodowane przez nią infekcje wykrywane są wyłącznie na terenie szpitali. Rozwija się głównie w środowiskach wilgotnych, jak np. wyloty kranów, skąd może rozsiewać się na znaczną liczbę pacjentów. Jej zdolność do wywołania infekcji jest jednak możliwa wyłącznie w wyniku długotrwałej ekspozycji, np. wtedy, gdy przeniesie się na niewymieniane wystarczająco często cewniki lub inne elementy mające bezpośredni kontakt z ciałem pacjenta. Za szczególnie narażone na zakażenie uznawane są osoby ciężko chore oraz poddawane chemioterapii - u oby tych grup dochodzi do poważnego upośledzenia funkcji układu odpornościowego. Steno porasta ściany rurek i tworzy na nich cienką błonę, zwaną biofilmem. Gdy naczynie zostanie wypełnione płynem, możliwe jest oderwanie warstwy bakterii i przeniesienie jej do organizmu pacjenta. Może w ten sposób powodować niezwykle poważne zakażenia, których objawy określane są jako znana powszechnie z mediów sepsa. Szacuje się, że w samej Wielkiej Brytanii Stenotrophomonas maltophilia powoduje około tysiąca przypadków zakażenia krwi rocznie, które kończą się śmiercią pacjenta aż w trzech na dziesięć przypadków. Stwierdzono też obecność tego mikroorganizmu w płucach wielu pacjentów chorych na mukowiscydozę - stosunkowo częstą chorobę genetyczną, objawiającą się m.in. zaleganiem w płucach nadmiaru śluzu. Drobnoustrój może w ten sposób powodować ciężkie zapalenia w obrębie tego organu. Sekwencjonowanie genomu przybliżyło naukowców do uzyskania odpowiedzi na najważniejsze pytania dotyczące tego mikroorganizmu. Badacze chcę przede wszystkim wiedzieć, w jaki sposób Steno zasiedla wnętrze cewników i tworzy biofilmy, a także, dlaczego jest tak oporny na próby dezynfekcji sprzętu oraz na leczenie antybiotykami. Lepsze poznanie właściwości biologicznych tego "supermikroba" pozwoli na lepsze ukierunkowanie dalszych badań nad metodami walki z nim. Infekcje spowodowane przez bakterię nie są co prawda szczególnie powszechne, lecz obserwowany jest wyraźny wzrost ilości zakażeń, co budzi alarm wśród personelu medycznego oraz badaczy. Istnieje także ryzyko, że inne gatunki mikroorganizmów mogą wykazywać podobne właściwości. Rozwój wiedzy na ich temat, na czele z wiedzą z dziedziny fizjologii i genetyki, pozwoli znacznie ułatwić badania nad próbami skutecznej walki z nimi.

Włoscy badacze odkryli, że związki występujące naturalnie w skórze żaby mogą hamować wzrost wielolekoopornych szczepów bakteryjnych, odpowiedzialnych m.in. za zakażenia szpitalne. Od jakiegoś czasu specjaliści obawiają się, że grozi nam powrót do ery przedantybiotykowej. Cała nadzieja w białkach antydrobnoustrojowych (ang. antimicrobial peptides), a okazało się, że skóra żaby zawiera ich naprawdę dużo. Farmakolodzy testowali pięć peptydów antydrobnoustrojowych (temporyny A, B i G, eskulentynę-1b oraz bombininę H2), pobranych od 3 gatunków płazów: żaby trawnej (Rana temporaria), żaby wodnej (Rana esculenta) oraz kumaka górskiego (Bombina variegata). Badali ich wpływ na wielolekooporne szczepy bakteryjne. Okazało się, że temporyny były aktywniejsze w odniesieniu do bakterii Gram-dodatnich. Eskulentyna-1b wytwarzała reakcję antydrobnoustrojową w ciągu 2-20 min od ekspozycji, a bombinina przejawiała podobną aktywność w stosunku do wszystkich uwzględnionych w eksperymencie szczepów. Tę ostatnią uznano za najbardziej obiecujący składnik przyszłych leków.