Čeští vědci vyvinuli atomární antibiotika. Poradí si i s odolnými bakteriemi

Spolupráce vědců z Olomouce, Ostravy a Číny otevřela cestu k antibiotikům nové generace. Ta v testech prokázala, že jsou účinná i proti těm bakteriím, jež nejvíc odolávají současným běžným antibiotikům.

V účinné antibiotikum proměnili vědci mangan, stopový prvek nezbytný pro lidské tělo, který ukotvili pomocí atomárního inženýrství ve struktuře chemicky upraveného grafenu. Testy na zvířecích modelech prokázaly, že nový materiál má potenciál hlavně v lokální terapii, například při hojení ran. Výsledky svého výzkumu výzkumníci popsali v odborném žurnálu Advanced Materials a na ochranu materiálu si rovnou podali evropský patent.

„Vyvinutý materiál dokáže likvidovat a bránit růstu všech typů námi studovaných bakterií včetně vysoce odolných patogenů. Funguje v nízkých koncentracích, při kterých je zcela neškodný vůči lidským buňkám. Bakterie nejsou schopny si vůči němu vyvinout rezistenci, která představuje jeden z největších problémů současné medicíny. Všechny tyto výsledky jsou skvělými předpoklady pro využití atomárního antibiotika v praxi,“ uvedl fyzikální chemik a autor výzkumného konceptu Radek Zbořil působící v Českém institutu výzkumu a pokročilých technologií –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ Catrin Univerzity Palackého v Olomouci a Centru energetických a environmentálních technologií (CEET) na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava.

Frontální útok manganu

Vědci při vývoji antibiotika využili zkušenosti z grafenové chemie a atomárního inženýrství, jemuž se v posledních letech věnují. Tentokrát vsadili na grafenový derivát obohacený atomy kyslíku a dusíku, do kterého chemicky zabudovali mangan – přechodný kov, který se v lidském těle podílí na metabolismu, tvorbě kostí, regulaci cukru v krvi, ale také na ochraně buněk před oxidativním stresem.

A pak zvolili neobvyklou strategii boje s mikroskopickým nepřítelem, která vypadá na první pohled trošku nesmyslně: „Rozhodli jsme se zaútočit nikoliv na nejslabší, ale jedno z nejsilnějších míst bakterií – sacharidy v jejich stěně a buněčné membráně, které jsou pro přežití bakterií klíčové,“ vysvětlují vědci. Tyto sacharidy plní mimo jiné ochrannou funkci, zprostředkovávají přenos látek i komunikaci s okolím, slouží jako energetické rezervy bakterií.

Nahrávám video

„Díky tomu, že jsme chemicky navázali mangan na vybrané skupiny sacharidů, došlo k potlačení jejich hlavních funkcí a následné buněčné smrti. Zásadní je přitom role grafenového nosiče, který zabezpečuje přenos iontů manganu na povrch bakterií a umožní jejich frontální chemický útok na sacharidové molekuly,“ doplňuje Zbořil.

Nahrávám video

Působí i na nejodolnější bakterie

Nový materiál je účinný i proti bakteriím, na které dnešní antibiotika nestačí. „Vynikající baktericidní efekt jsme prokázali proti všem bakteriím z takzvané skupiny ESCAPE, která zahrnuje vysoce rezistentní bakteriální patogeny. Tyto bakterie jsou obzvláště nebezpečné, neboť odolávají běžným antibiotikům, což komplikuje léčbu a zvyšuje riziko závažných infekcí zejména v nemocničním prostředí. Atomární antibiotikum bylo v porovnání s komerčními antibiotiky jako jediné účinné proti všem rezistentním bakteriím,“ konstatuje první autor práce David Panáček z Univerzity Palackého.

Účinek tohoto atomárního antibiotika pak autoři objevu ověřili nejen v laboratorních podmínkách, ale poté, ve spolupráci s kolegy z Číny, i na myších. „Při in-vivo testech došlo k velmi rychlému a efektivnímu hojení kožní infekce způsobené rezistentním kmenem Staphylococcus aureus (zlatým stafylokokem) a k dramatickému poklesu všech zánětlivých markerů,“ řekl mikrobiolog a děkan Lékařské fakulty Univerzity Palackého Milan Kolář, který se na výzkumu významně podílel.

Už nyní se tak dá podle něj uvažovat o využití nového typu antibiotika pro krytí ran nebo antibakteriální úpravy povrchů umělých materiálů. „Zde vnímáme obrovský potenciál z hlediska možnosti potlačení tvorby bakteriálních povlaků například na umělých kloubních náhradách, stentech nebo kanylách. Nový materiál by i díky svému mechanismu účinku mohl bránit vzniku komplikujících infekcí, což by mělo zásadní dopad na zdravotnictví,“ doplňuje.

Atomární antibiotikum otevírá nové možnosti

Vědecký tým bude ve výzkumu pokračovat a materiál testovat i pro systémovou antibiotickou léčbu. „Stávající antibiotika již nedokáží léčit některé závažné infekce a bakteriální sepse jsou stále častější příčinou úmrtí. Proto chceme ověřit potenciál atomárních antibiotik pro léčbu nejzávažnějších bakteriálních onemocnění,“ doplnil Kolář.

Podle OSN lze odhadnout, že pokud se bude bakteriální rezistence zvyšovat stejným tempem jako doposud, budou v roce 2050 neléčitelné infekce vyvolané multirezistentními bakteriemi nejčastější příčinou úmrtí. Takzvané „superbakterie“ tak pro lidstvo představují globální hrozbu, jejímž řešením je právě vývoj nových antibakteriálních látek schopných obejít stávající mechanismy, které si bakterie na svoji ochranu vytvářejí.

Výzkum vědeckého týmu, na němž se podíleli také odborníci z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a dvou čínských institucí, tak potvrzuje netušený potenciál atomárního inženýrství při řešení jedné z největších vědeckých a společenských výzev.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

V USA otestovali elektrické bezpilotní letadlo. Může být budoucností zásobování

Nad Louisianou v srpnu létalo nenápadné letadlo, které se od těch normálních lišilo hlavně kokpitem. Žádný nemělo, bylo totiž zcela bez pilota. Test byl úspěšný, měl by otevřít cestu ke schválení tohoto způsobu přepravy.
před 2 hhodinami

Roj umělých inteligencí napadl německý web. Radily se tam, jak lépe podvádět a škodit

Skupina autonomních agentů OpenAI se letos na jaře vymkla kontrole, unikla z testovacího prostředí a ovládla německou webovou stránku. Proměnila ji v nástěnku pro komunikaci s dalšími agenty umělé inteligence (AI). Podle agentury Reuters to vyplývá z nově zveřejněné studie a z informací osob obeznámených se situací. Představitelé společnosti OpenAI se o incidentu dozvěděli už před několika týdny, ale drželi ho v tajnosti.
před 4 hhodinami

Šlapání na hady, smrkání i biomechanika líbání. Vědci dostali satirické Nobelovky

Na otázky, jaká je evoluce líbání nebo jestli se dá analyzovat kvalita půdy pomocí spodního prádla, odpověděli čerství držitelé Ig Nobelovy ceny. Toto ocenění získávají výzkumníci za neobvyklé a nápadité příspěvky vědě. Mezi další letošní vítěze patří například práce, která zkoumala, jestli se bohatí lidé opravdu chovají hůř než ostatní, nebo brazilská studie o šlapání na jedovaté hady, kterou zpracoval vědec českého původu.
před 8 hhodinami

Podzimní počasí si ponese dědictví léta. Zásadní vliv bude mít mocný setrvačník

Z hlediska meteorologie se podzim chová jako dědic léta. Všechny extrémy, které v létě přijdou, se mohou projevit i v chladnějších měsících. Týká se to zejména teploty moře, která má dopad i ve vnitrozemí, včetně Česka.
před 9 hhodinami

Ukrajinští migranti se v Polsku cítí stále izolovanější, ukazuje výzkum

Ukrajinci žijící v Polsku se stále častěji cítí vyloučeni ze společenského života a obávají se mluvit na veřejnosti ukrajinsky. Rostoucí nevraživost by dle varšavské socioložky mohla narušit solidaritu, která se vytvořila po začátku plnohodnotné ruské invaze.
před 10 hhodinami

VideoKrizové situace nanečisto. Virtuální realita naučí správně poskytnout první pomoc

Vytrénovat milion Čechů, aby dokázali poskytnout první pomoc a zasáhnout v případě ohrožení lidského života. To je cíl nového projektu Českého červeného kříže. Iniciativa #MocPomoc chce zapojit širokou veřejnost s pomocí moderních technologií. Konkrétně jde o virtuální realitu. Dobrovolníci si díky ní můžou vyzkoušet scénáře, které věrně kopírují reálné situace.
před 12 hhodinami

Otroci, keltománie i čínská medicína. Projekty z tuzemska získaly evropské granty

Tuzemská věda dostala finanční injekci z Evropské unie v podobě ERC grantů. Ty umožňují talentovaným mladším vědcům rozvinout jejich nadějné nápady a projekty. Každý ze šesti oceněných výzkumníků z České republiky může využít částku 36 milionů korun.
včera v 12:01

Přehledy od AI v Googlu mohou podporovat šíření konspirací, popsala studie

Funkce přehled od AI (umělé inteligence) v internetovém vyhledávači Google může spíše podporovat šíření některých konspiračních teorií než je vyvracet. Vyplývá to z nové studie výzkumníků z Queenslandské technické univerzity (QUT).
včera v 09:14

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.