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

Viry jako zbraň proti nemocem rajčat. Čeští vědci chtějí nasadit bakteriofágy

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR) testují ochranu rajčat prostřednictvím takzvaných bakteriofágů, tedy virů, které jsou schopny ničit bakterie. Jejich cílem je najít šetrnější způsob ochrany před bakteriální tečkovitostí – chorobou, která výrazně ohrožuje výnosnost plodů. Podařilo se jim vyvinout funkční prototyp, který se nyní testuje v kontrolovaném prostředí.
před 1 hhodinou

El Niňo je tady. Meteorologové předpovídají, co přinese

Američtí meteorologové oficiálně potvrdili výskyt meteorologického jevu El Niňo, který přispívá k nárůstu teplot po celém světě a je spojen se suchem i povodněmi. Americký Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) uvedl, že podmínky pro El Niňo se vyvinuly v posledním měsíci, o čemž svědčí nadprůměrné teploty mořské hladiny ve středním a východním Pacifiku v oblasti rovníku.
před 3 hhodinami

Vědci našli velrybí pohřebiště. Obsahuje stovky těl starých i miliony let

Na dně Indického oceánu vědci objevili rozsáhlé pohřebiště velryb, které se táhne v délce asi 1200 kilometrů a ukrývá pozůstatky staré až 5,3 milionu let. Nález dle odborníků patří k nejvýznamnějším objevům svého druhu a může přinést nové informace o pravěké historii kytovců i o životě v jedné z nejméně prozkoumaných částí oceánu.
před 4 hhodinami

V USA začal první test genetického léku proti stárnutí. Má omladit lidské oko

Být stále mlád je snem řady lidí od nepaměti. Teď mají vědci poprvé v rukou technologie, které by to teoreticky mohly umožnit. Na začátku června dostal první lidský pacient genetický lék, který má omladit jeho oko.
před 5 hhodinami

Šimpanzi vnímají nespravedlnost. Silněji, když jsou u toho ostatní z tlupy

Vnímání spravedlnosti a nespravedlnosti je u šimpanzů podle nového výzkumu velmi silné. Prohlubuje ho nejen rozdíl v tom, jak nespravedlivému jednání jsou vystaveni, ale také to, jaké v tu chvíli mají publikum.
před 21 hhodinami

Google zodpovídá za obsah a pravdivost svých AI shrnutí, rozhodl německý soud

Soud v Bavorsku rozhodl, že Google je přímo zodpovědný za obsah a pravdivost souhrnů ve výsledcích vyhledávání, které společnost sestavuje pomocí umělé inteligence (AI) a předkládá uživatelům. Současně přikázal nejpoužívanějšímu vyhledávači světa, aby skrze tato AI shrnutí přestal poškozovat pověst dvou společností. Byly to právě ony, kdo se na soud obrátil.
včera v 12:09

Ve zmrzlých výkalech pravěkých syslů se v Kanadě našla mamutí DNA

Vědci objevili obrovský „poklad“ v podobě starověké DNA zvířat – včetně dnes již vyhynulých mamutů. Nalezli ho v exkrementech syslů, které se uchovaly v kanadském permafrostu, plyne z nové studie, píše agentura AFP.
včera v 11:30

„Bojím se, že vše, co umím, přes noc zastará.“ Strach z AI je reálný, tvrdí studie

Menší americký výzkum popsal sedm nejčastějších pocitů, které lidé mají, když je o práci připraví umělá inteligence (AI). Ukázalo se, že dojmy celé řady těchto osob jsou velmi negativní a spojují obavy, vztek a rezignaci.
včera v 10:03
Načítání...