Śmiercionośne patogeny stale rozwijają swoją oporność na istniejące antybiotyki, dlatego prowadzone są prace mające na celu odkrycie nowych rozwiązań. Zespół projektu VitaminBlock bada nową, potencjalną broń w walce z zakażeniami bakteryjnymi.

Niebezpieczne mikroorganizmy odpowiedzialne za wiele zakażeń wykształcają oporność na leczenie przeciwdrobnoustrojowe, zwłaszcza przy użyciu antybiotyków. Szacuje się, że każdego roku oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe bezpośrednio przyczynia się do 25 000 zgonów w UE, pociągając za sobą koszt 1,5 miliarda euro rocznie.

Celem wspieranego przez ERBN projektu VitaminBlock było znalezienie słabych punktów komórek bakteryjnych, które mogłyby stać się docelowym miejscem działania nowych antybiotyków.

Zespół zidentyfikował i scharakteryzował kompleksy białek błonowych, które występują wyłącznie w bakteriach. Pomagają one we wchłanianiu wielu witamin z grupy B, które są niezbędne do rozwoju bakterii.

„Dysponujemy wiedzą na temat tego, w jaki sposób te kompleksy białkowe katalizują wchłanianie niezbędnych witamin. W przypadku niektórych patogenów mamy już pewne wskazania dotyczące potencjalnych celów”, mówi koordynator projektu Dirk Slotboom z Uniwersytetu w Groningen, który był gospodarzem projektu. „Bazując na naszych przełomowych strukturach krystalicznych, zaprojektowaliśmy i dokonaliśmy syntezy małych cząsteczek, które hamują wchłanianie witamin przez bakterie”.

Niepowodzenia

Nowatorskie podejście przyjęte przez zespół projektu VitaminBlock polegało na zidentyfikowaniu i zbadaniu niezbędnego do przeżycia bakterii procesu, poprzez wyeliminowanie którego można by powstrzymać rozprzestrzenianie się zakażenia.

W przypadku patogenów Gram-dodatnich, takich jak gronkowiec złocisty i dwoinka zapalenia płuc, zespół zidentyfikował białka, które są jedynymi środkami, dzięki którym bakterie te wchłaniają witaminy. Bez witamin patogeny by nie przeżyły.

Po zidentyfikowaniu składników molekularnych tych komórek bakteryjnych, w tym przypadku klasy białek zwanych transporterami ABC, badacze upewnili się, że podobne białka nie są wykorzystywane przez komórki ludzkie, ponieważ może to potencjalnie zwiększyć ryzyko skutków ubocznych.

„Na szczęście odkryliśmy, że transportery ABC znajdują się tylko w ograniczonej grupie bakterii. Naszym celem jest znalezienie antybiotyków, które wpływają konkretnie na patogeny, a nie na »dobre« bakterie w naszym mikrobiomie”, wyjaśnia Slotboom.

Zespół stworzył trójwymiarowe, krystaliczne modele tych transporterów ABC. Struktury krystaliczne są zazwyczaj wykorzystywane do szczegółowego badania architektury atomowej biocząsteczek, takich jak białka. Pomagając naukowcom w lepszym zrozumieniu mechanicznych właściwości funkcji białka, mogą one posłużyć za szablony do tworzenia małocząsteczkowych leków.

Zespół zidentyfikował kilka klas małych cząsteczek, które hamują funkcję transportowania witamin przez transportery ABC.

„Zaprojektowaliśmy związki o małych cząsteczkach, które blokowały docelowe białko przyswajające witaminy”, dodaje Slotboom. „Zakładamy, że cząsteczki te uniemożliwiają ruchy w obrębie białek niezbędne do przedostania się witamin z zewnątrz do komórki bakteryjnej”.

Zespół przebadał dziesiątki związków o małych cząsteczkach, aby znaleźć te o najsilniejszym działaniu. Choć wybrane związki działają w założony sposób, konieczne są dalsze prace w celu zwiększenia ich skuteczności.

Wyścig z czasem

Światowa Organizacja Zdrowia uznaje zwalczanie oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe za globalny priorytet w dziedzinie zdrowia. Nowe antybiotyki są pilnie potrzebne nie tylko na potrzeby walki z chorobami zakaźnymi, ale także do bezpiecznej kontynuacji procedur medycznych, takich jak operacje czy chemioterapia.

W związku z tym, że na całym świecie zaczyna szybko brakować antybiotyków, ich stałe opracowywanie, wraz z innymi środkami, takimi jak rozważne stosowanie istniejących antybiotyków, ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania zjawisku powstającej oporności.

Jednak ponieważ zwroty z inwestycji są niepewne, firmy farmaceutyczne niechętnie opracowują kosztowne antybiotyki. Świadomość, że oporność na leki z czasem powróci, jest również czynnikiem zniechęcającym do inwestycji.

„Zachęcanie do badań w tej dziedzinie wymaga nieustannych działań. Potrzebne jest finansowanie strukturalne, a w naszym przypadku większe środki finansowe pozwolą nam zwiększyć siłę oddziaływania cząsteczek, które zaproponowaliśmy jako pierwsze, a także znaleźć nowe miejsca docelowego działania antybiotyków”, mówi Slotboom.

© Unia Europejska, [2020] | źródło: CORDIS