Azok a gyógyszerek, amelyek több mint hetven éve megvédtek minket a mindenütt jelen lévő baktériumoktól, lassan elveszítik fogásukat, és új fegyverre van szükségünk a fertőzések leküzdésére. A betegséget okozó baktériumok immunitássá válnak azokkal az antibiotikumokkal szemben, amelyek egyszer megölték őket, még a gyógyszerekkel szemben is, amelyeket valaha az utolsó védelmi vonalnak tartottak.
Az antibiotikumokkal szemben rezisztens (antibiotikum-rezisztens) baktériumok az általa fertőzött emberek kb. Egy százalékát megölik, még a fejlett országokban is. És ha ezt figyelmen kívül hagyják, évente ötször több embert ölnek meg.
„Sok olyan dolog, amelyet jelenleg magától értetődőnek tekintünk, például a császármetszés, a csípőpótlás vagy a szervátültetés antibiotikumok nélkül, nagyon nehéz lesz” - mondta François Franceschi, a Nemzeti Allergia Intézet bakteriológiai és mikológiai osztályának terápiás fejlesztési programvezetője. fertőző betegségek.
A gyengült immunrendszerrel rendelkező emberek különösen érzékenyek, de az antibiotikumok utáni világban kivétel nélkül mindenki veszélybe kerül.
"Az emberek azt mondják, hogy az antibiotikumok utáni korszakban az antibiotikumok már nem lesznek képesek segíteni a legkisebb semmiből" - mondja Cesar de la Fuente, a Massachusetts Technológiai Intézet biomérnöke.
A rezisztens baktériumok elleni küzdelem érdekében olyan új szövetségeseinkhez fordulunk, mint például a vírusok, amelyek csak a baktériumokat támadják meg; nanorészecskék és apró fehérjék, amelyeket a különböző organizmusok immunrendszere termelt. Minden eszköznek megvannak a maga előnyei és hátrányai, ezért a tudósok különféle megközelítéseket tanulmányoznak.
„Jelenleg nagyon sok a területen működő ember alternatív stratégiákat keres az arzenálunk bővítéséhez” - mondta Timothy Lu, a MIT-nél is. "Nem az, hogy mindegyik megpróbálja kitalálni saját ezüstgolyóját, amely életünk hátralévő részében megment meg minket a baktériumoktól, hanem inkább különböző szemszögből vizsgálja a problémát."
Promóciós videó:
Íme néhány módszer a nem kívánt baktériumok kezelésére.
Hatástalanítsa a betolakodókat
A semlegesítéshez a baktériumokat nem mindig kell megölni. Egyes kezelések közvetett módon a baktériumokat célozzák meg, megfosztva őket fegyverektől. A baktériumok a helyén vannak, de a fertőzés következményei nem lesznek súlyosak, és az immunrendszernek lehetősége van egyedül a fertőzés elleni küzdelemre.
Ha a gyógyszere nem pusztítja el a baktériumokat, akkor kevésbé lesznek ösztönözve, hogy ehhez ellenállást hozzanak létre. A rezisztencia kialakulása hosszabb ideig tart, mert a baktériumok nem aktívan harcolnak a gyógyszerrel - mondja Franceschi.
Sok baktérium felszabadítja a gazdasejteket károsító toxinokat. A toxinok egyik leggyakoribb típusát pórusképzőnek hívják, amely lyukakat lyukaszt a sejtekben. Elkülönítik meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria baktériumok, antracius baktériumok és méreg a kígyók, skorpiók és tengeri kökörcsin.
Liangfang Zhang kitalálta, hogyan lehet ezeket a méreganyagokat kiküszöbölni. „Ön elveszi a fegyvereket, és sokkal gyengébbek lesznek” - mondja Zhang, a kaliforniai egyetem nanográfusának tervezője, San Diego. Bevonja a nanorészecskéket egy édes célponttal - a vörösvértestekből álló membránokkal. A vörösvértestek csalóként működik, szívva toxint, amely egyébként megtámadná az egészséges sejteket. "Olyan, mint egy szivacs, amely kiszívja a méreganyagokat" - magyarázza Zhang.
Első vizsgálatában kimutatta, hogy a nanoszivacsok abszorbeálják a méreganyagokat anélkül, hogy az egereket károsítanák. Zhang ebben az évben a nanorészecskékkel mint csalikkal végzett munkája egyike volt annak a 24 projektnek, amely támogatást kapott a Nemzeti Egészségügyi Intézetek részéről. Reméli, hogy a jövő évben megkezdi az emberek klinikai vizsgálatait.
A nanorészecskék, amelyek gyakran műanyagokból vagy fémekből, például ezüstből készülnek, szintén gyengíthetik a baktériumokat oly módon, hogy megsemmisítik védő sejtmembránjaikat vagy DNS-károsodást okoznak. A nanorészecskékkel könnyű dolgozni, mert maguk építik fel. "Ön szabályozza a hőmérsékletet, az oldószert és mindent, és ezek a molekulák nanorészecskékké alakulnak" - mondja Zhang.
A nanorészecskék drágábbak lehetnek, mint a hagyományos antibiotikumok. És a megfelelő helyre jutásuk a testben szintén kihívás lehet. Egy másik kihívás annak biztosítása, hogy a nanorészecskék olyan anyagból készüljenek, amely nem vált ki azonnali immunválaszt, és idővel lebomlik, így nem épül fel a testben.
Kérdések merülnek fel ezeknek a dolgoknak a hosszú távú biztonságáról - mondja Lou.
Speciális kiszállítás
Alternatív kezelések alkalmazhatók a meglévő antibiotikumok hatékonyabbá tétele érdekében. Például a tudósok most tanulmányozzák, hogyan lehetne a nanorészecskéket felhasználni rákellenes gyógyszerek és antibiotikumok szállítására.
Az antibiotikumok az egész testben eloszlanak és nagy adagokban mérgezőek. A nanorészecskék segítségével koncentrált dózisú gyógyszerek szabadultak fel. Több ezer gyógyszermolekulát lehet beilleszteni egyetlen nanorészecskébe.
"Könnyen hozzákapcsolódhatnak a membránhoz, és fokozatosan szabadítják fel a gyógyszereket közvetlenül a baktériumokra" - mondja Zhang. Következésképpen egy hatékonyabb terhelést pontosabban lehet megcélozni anélkül, hogy megnövelnék a gyógyszer teljes dózisát. Ily módon el lehet gátolni a baktériumokkal szembeni rezisztencia mechanizmusát - egyszerűen nem fejlesztenek ki rezisztenciát a ponthatású antibiotikumokkal szemben.
A nanorészecskékkel, mint sok más eszközzel, az a probléma, hogy az immunrendszer fenyegetésnek tekinti őket. „Méretükben nagyon hasonlóak a vírusokhoz. A testünk megtanulja megvédeni magát e nanorészecskékkel vagy vírusokkal szemben, ha nem védi őket."
Zhang és munkatársai álcázott nanorészecskéket burkoltak a vérlemezke membránjaiból - ezek a sejtek segítenek a vérrögképződésben. Oldalról nézve a nanorészecskék hasonlóak ezekhez a miniatűr vérsejtekhez. Néhány baktériumot a vérlemezkék vonzanak - segítségükkel elfedik őket az immunrendszerből. A vérlemezkékkel bevont nanorészecskék kétszer játszhatnak, és betolakodókat toboroznak, hogy robbanthassák őket egy gyógyszerrel.
Zhang szerint minden nanorészecske baktériumok jelenlétében szabadít fel gyógyszereket. A vérlemezkékkel bevont részecskék segítségével már gyógyított egereket, amelyek fertőzöttek az MRSA multi-antibiotikum-rezisztens törzsével.
Közvetlen támadás
Néha azonban a fele intézkedések nem segítenek. Vannak alternatívák a hagyományos antibiotikumok számára, amelyek elpusztítják a baktériumokat. Az egyik stratégia az antimikrobiális peptidek (AMP) mesterséges változatának létrehozása, amelyek a mikrobák, növények és állatok (például a tasmán ördögök) veleszületett immunválaszának részét képezik. Ezek az összetevők megtámadják a kórokozó membránját, és pusztítást okoznak a sejtben.
Egy nemrégiben zajló projekt részeként de la Fuente együttműködött Lou-val és másokkal a nem toxikus AMP kiválasztásában, amelyet egyszerű tengeri állatokban találtak, úgynevezett tunikátumoknak. A tudósok több aminosavat adtak az alapszinthez, javítva az E. coli antibiotikum-rezisztens törzseivel vagy MRSA-val fertőzött egerek képességét. A dúsított AMP emellett erősíti a rágcsálók immunrendszerét, csökkenti a gyulladást és segítséget igényel fehérvérsejtek formájában.
Az antimikrobiális peptidek számos patogént legyőzhetnek, és a baktériumoknak nehezen képesek ellenállni velük szembeni rezisztencia kialakulásához. "A hagyományos antibiotikumokhoz képest ezek a peptidek sok esetben hatékonyabbak" - mondja de la Fuente.
Az AMP-k viszonylag rövid aminosavak láncaiból állnak, amelyek a fehérje építőkövei. Ezért nagyon egyszerű (bár drágák) építeni. "Még nem sikerült csökkentenünk a költségeket" - mondja de la Fuente. A tudósok feltárják a mikrobák programozásával az AMP-k olcsóbbá tételének lehetőségeit, hogy ne támaszkodjanak a gépekre, és hagyják, hogy a mikrobák maguk csinálják.
Ennek ellenére vannak aggodalmak, hogy az AMP támadhatja meg a gazdasejteket. És sok más antibiotikum-alternatívahoz hasonlóan kihívást jelenthet a peptidek megfelelő koncentrációjú eljuttatása a hatékonyság megőrzése érdekében, elég magas koncentrációban. Rövid távon a helyi alkalmazás valószínűbb, mondta de la Fuente. Ezeket a peptideket bevonhatjuk például egy krémbe, amelyet fel lehet adni egy nyitott sebre vagy a bőrön lévő fertőzés helyére. Használhatók asztalok, számítógépek, sebészeti műszerek vagy katéterek lefedésére is, hogy a baktériumok megakadályozzák őket.
Re-szenzitizáció
A baktériumok gyengítésének másik módja az, hogy megszabadítsuk őket az antibiotikumokkal szemben kifejlesztett rezisztenciájuktól. Az ilyen missziókhoz baktériumok, bakteriofágok táplálására specializálódott vírusok alkalmazhatók.
A bakteriofágok rendkívül hatékony baktériumgyilkosok, ám a géntechnológia révén a tudósok új képességeket adhatnak nekik, ideértve a baktériumok tradicionális gyógyszerekkel szembeni érzékenységének helyreállítását.
Az újraprogramozott bakteriofágok megszállhatják azokat a baktériumokat, amelyek géneket hordoznak, amelyek antibiotikum-rezisztenciát biztosítanak, eltávolítják ezt a képességet vagy elpusztítják a baktériumokat. Amikor a rezisztens mikrobákat elpusztítják vagy ártalmatlanná teszik, a fennmaradó populáció sebezhető lesz az antibiotikumokkal szemben.
Egy másik módszer, amely lehetővé teszi a baktériumoknak az antibiotikumokkal szembeni ellenállását, az olyan vegyületek szekretálása, amelyek olyan biofilmet hoznak létre, amelyen keresztül a gyógyszer nem tud behatolni. Lehetséges olyan bakteriofágok létrehozása, amelyek megsemmisítik a biofilmet.
A természetben a bakteriofágok közvetlenül elpusztítják a baktériumokat. Néhányuk DNS-ét baktériumokba dugja, és hogy megszabaduljanak, egyszerűen csak a sejtfalon keresztül esznek, felrobbantva a sejtet - mondja Lu. Mások parazitákként viselkednek.
Körülbelül száz évvel ezelőtt fedezték fel bakteriofágokat. Az antibiotikumok helyettesítették őket az Egyesült Államokban, de Oroszországban és néhány kelet-európai országban továbbra is alkalmazzák. Az antibiotikum-rezisztens baktériumok növekedésével a tudósok ismét bakteriofágok felé fordulnak - ugyanolyan hatékonyak az emberek kezelésében, csak a klinikai vizsgálatok ezt még nem erősítették meg.
Ezen vírusok egyik előnye, hogy replikálódni tudnak. Csak kevés mennyiséget tehet be, és sok baktériumot megölhet. Mivel pedig élő sejtekre van szükségük a szaporodáshoz, abbahagyják a szaporodást, amint az összes gazdasejt elpusztul.
Más alternatívákhoz hasonlóan a bakteriofágok kiválthatják immunrendszeri választ. „Ha bármilyen vírust vagy idegen peptidet fecskendez be az emberi testbe, akkor mindig fennáll annak a lehetősége, hogy a reakció következménye lesz” - mondja Lu. További aggodalomra ad okot, hogy egyes fágok felvehetik az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciához kapcsolódó géneket, és átadhatják azokat más baktériumoknak.
De nem valószínű, hogy károsítják az emberi szövetet. A bakteriofágok nem szaporodnak az emberi sejtekben. Van egy csomó bakteriofág bennünk - nehéz megmondani, hogy idegenek nekünk.
Személyes kapcsolat
Számos alternatív kezelést alakíthattak ki a specifikus baktériumok megcélzására. Itt ismét a bakteriofágok ideális jelöltek. "Alapvetően a baktériumok természetes ellensége" - mondja Lu. Általában "ha baktériumokat talál, akkor bakteriofágokat is talál."
A hagyományos antibiotikumok gyakran megkülönböztetés nélkül ölik meg a baktériumokat - ideértve a test természetes mikrobiómáját is, amely fontos szerepet játszik egészségünkben. Mindent megöli a szőnyegbombázás.
A vírusok személyre szabottabb megközelítést kínálnak. "Megpróbálhatja megtartani a jó baktériumokat, miközben megöli a rossz baktériumokat" - mondja Lu.
Ez a sajátosság ugyanakkor kétélű kard is. Annak érdekében, hogy elegendő számú baktériumot lefedjen, amelyek megfertőzik a beteget, sok vírust össze kell keverni a koktélban. Noha a bakteriofágok növekedése nem túl drága, a különféle vírusok koktélai teljesen más kérdés.
Lou biztonságos erdőkre épített bakteriofágok koktéloin dolgozik. Ha meghatározza azt a területet, amelyben a bakteriofágok megfertőződnek, megtámadhatja a különböző baktériumokat, irányíthatja a bakteriofágokat különböző irányokba. Csak azt kell kitalálnia, hogyan kell csinálni.
Bárhogy is legyen, nehéz hatékony gyógyszert létrehozni anélkül, hogy tudnánk, mi okozza a fertőzést. Ha orvoshoz fordul, akkor nem tud szűk spektrumú kezelést nyújtani Önnek, ha nem tudja, hogy melyik baktérium zavarja Önt.
Az orvosoknak gyorsabb diagnosztikai módszerekre van szükségük, hogy kitalálják a célbaktériumok típusát és mennyire ellenállóak a hagyományos antibiotikumokkal szemben. Lu és munkatársai azon dolgoznak, hogy gyors, olcsó diagnosztikát hozzanak létre. Amikor megfertőzik célbaktériumaikat, ugyanazzal a fehérjével világítják meg, amelyet a szentjánosbogarak használnak. Csak adja meg a bakteriofág mintát a betegnek és „megmondhatja, ha a minta izzó vagy sem, baktériumok vannak benne vagy sem” - mondja Lu.
Széles arzenál
Ez nem minden fegyver, amelyet hozzáadunk az arzenálunkhoz. A tudósok más lehetőségeket vizsgálnak, például más baktériumok elküldését a kórokozók leküzdésére, új antibiotikumok megtalálását és antitestek alkalmazását, és így tovább.
"Aligha támaszkodhat egy módszerre vagy egy technológiára a teljes probléma kiküszöbölésére" - mondja Zhang. Különböző szögekből származó superbugok tanulmányozása, az új taktikák és a hagyományos kezelési módszerek kombinálása révén kibővíti az arzenálunk.
Néhány évbe telik, amíg az új eszközöket széles körben alkalmazzák. És egy ideig egy alternatív antimikrobiális módszert csak akkor alkalmaznak, ha az antibiotikumok már nem működnek. Az antibiotikumok olcsó és hatékonysága a fő oka annak, hogy ezeket nehéz megtagadni. De hosszú távon ez lesz az egyetlen lehetőség.
ILYA KHEL