Izraelští biochemici vyvinuli molekulární pinzetu. Je to zbraň proti bakteriím, které mohou medicínu vrátit do středověku

Výzkumníci z izraelské Ben-Gurionovy univerzity společně s americkými a německými kolegy vyvinuli novou „molekulární pinzetu“ pro boj s bakteriemi odolnými vůči antibiotikům. Ty představují jednu z největších hrozeb veřejnému zdraví.

Zlatý stafylokok pod elektronovým mikroskopem
Zdroj: Wikimedia - Creative Commons Autor: NIAID_Flickr

Do doby, než vědci přišli s antibiotiky, umírali lidé i na ty nejběžnější infekce. Právě proto byly prakticky nemožné složitější operace nebo bezpečné porody, které máme spojené s moderním způsobem života. 

Pandemie nového koronaviru nyní lidstvu připomněla, že nadále existují nemoci, které jsou schopné způsobit nepředstavitelné škody na lidském zdraví i ekonomice celého světa. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) je pak jednou z těch vůbec nejhorších odolnost bakterií vůči antibiotikům – tedy takzvaná antibiotická rezistence.

Antibiotika totiž časem ztrácejí svou účinnost; bakterie se díky evolučním mechanismům učí, jak se jejich účinkům vyhýbat. A protože jsou v tom výrazně rychlejší než věda, která se snaží přicházet s novými druhy antibiotik, hrozí podle WHO i řady nezávislých expertů, že se během dalších desítek let může lidstvo v podstatě vrátit do doby před objevem antibiotik, se všemi důsledky, které z toho vyplývají.

Podle britské vládní expertky na tento fenomén Sally Daviesové má dokonce antibiotická rezistence potenciál „vrátit medicínu zpět do středověku“, jak uvedla v rozhovoru pro BBC.

Již v současné době následkem bakteriálních infekcí, které jsou odolné vůči léčbě antibiotiky, zemře v Evropě každý rok zhruba 33 tisíc lidí.

Velký problém by znamenala například už jen odolnost proti lékům, které léčí tuberkulózu. V minulosti na ni umíralo asi 1,6 milionu lidí ročně. Roku 2017 přitom bylo asi 600 tisíc případů, kdy tuberkulóza odolávala nejúčinnějšímu léčivu rifampicinu. Jenže podobně se učí odolávat antibiotikům mnoho dalších bakterií.

Co mění nový objev

Zdravotníci a vědci zkoušejí v posledních letech mnoho cest, jak se s bakteriálními infekcemi vypořádat. Patří mezi ně hledání účinnějších antibiotik, ale také inovativní metody, které zkoušejí zcela nové přístupy. Izraelsko-americký objev molekulární pinzety patří právě mezi ně.

„Náš objev zabraňuje infekci, aniž bychom pomáhali bakteriím vybudovat si antibiotickou rezistenci; je dokonce možné, že v budoucnosti bude léčba založená na molekulární pinzetě celkově vhodnější než ta postavená na antibiotikách,“ uvedl profesor Raz Jelinek, který se na objevu podílel.

Výzkumný tým pod vedením Jelineka a jeho doktorandky Ravit Mališevové testoval svou molekulární pinzetu na bakterii Staphylococcus aureus neboli na zlatém stafylokokovi. Kmeny této bakterie, které jsou odolné vůči antibiotikům, mají v současné době smrtnost mezi 25 a 40 procenty.

Jejich molekulární pinzeta útočí na biofilm, tenkou vrstvičku, která chrání bakterie před vnějším poškozením. Stisknutím vláken a zničením ochranné vrstvy pinzeta naruší bakterie, aniž by na ni přímo zaútočila. Protože nejde o přímý útok na bakterii, ta se nemůže naučit tomuto útoku odolávat.

Profesor Jelinek vysvětluje: „Naše molekulární pinzety jsou vlastně stejné jako vaše domácí pinzeta – akorát milionkrát menší a místo trhání chloupků napadají vlákna biofilmu bakterie.“ Tím, že zničí biofilm, stane se bakterie mnohem zranitelnější vůči přirozené lidské imunitní obraně, ale i vnějším látkám, které se používají proti bakteriím, jako jsou například právě antibiotika.

Úspěch studie, která testovala účinnost molekulární pinzety, podle Jelineka naznačuje, že tento inovativní směr antibiotické léčby je tou správnou cestou v boji proti odolným patogenním bakteriím. „Zjistili jsme, že navázání pinzety na biofilm narušuje jeho ochranné schopnosti. Následkem toho se bakteriální patogeny stávají pro lidské tělo méně virulentními a jsou náchylnější k eliminaci imunitním systémem. Tento průlom může otevřít nové způsoby boje proti bakteriím odolným vůči antibiotikům,“ dodal vědec.

Profesor Jelinek doufá, že po dalším testování by pilulka obsahující miliony poživatelných pinzet mohla najít biofilmy bakterií v těle a zničit je. Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v časopise Cell Chemical Biology.

Česká cesta

Vlastní cestu v boji proti rezistentním bakteriím zkouší i několik týmů českých vědců. Například vědecký tým pod vedením Dominika Hrebíka z brněnského institutu CEITEC zkoumá takzvané fágy, což jsou bakteriální viry, které je dokážou zlikvidovat.

Fágy napadají bakterie podobně jako viry chřipky lidské buňky. Zachytí se na povrchu konkrétního organismu, vloží do něj svou genetickou informaci, a z bakterie se tak stane továrna na nové fágy. Bakteriální infekci tak vlastně zlikviduje infekce virová, aniž by to ale uškodilo člověku. Fágy jsou totiž vysoce specializované a obvykle jeden druh fága napadá jen několik kmenů bakterií.

Video Dominik Hrebík
video

Dominik Hrebík o bakteriofágu

Fág s označením P68 dokáže zlikvidovat až 80 procent kmenů zlatého stafylokoka. I když je tato skutečnost už dlouho známá, doposud se nevědělo, jak vlastně tento bakteriofág vypadá a jak se mu daří tyto bakterie likvidovat.

„Proto jsme se pustili do popisu jeho struktury, což nám umožnilo především špičkové vybavení pro kryoelektronovou mikroskopii a krystalografii,“ uvedl Dominik Hrebík.