Polscy naukowcy mają sposób na walkę z groźnym gronkowcem złocistym

Dzięki zastosowaniu wirusów atakujących bakterie oraz małych białek o nazwie bakteriocyny można poradzić sobie z groźnymi szczepami gronkowca złocistego opornymi na antybiotyki - wskazują badania prowadzone przez naukowców z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN.

Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) jest bakterią, która może powodować ropnie, czyraki, zapalenia mieszków włosowych, ale też infekcje płuc czy mięśnia sercowego. Szybko nabywa oporność na antybiotyki, a zakażenia antybiotykoopornymi szczepami gronkowca złocistego bardzo trudno się leczy.

Najnowsze badania Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN dowodzą, że skutecznym narzędziem w walce z gronkowcami są bakteriofagi (wirusy infekujące tylko bakterie) i bakteriocyny (małe białka produkowane przez niektóre bakterie przeciwko innym drobnoustrojom).

Zespół prof. Małgorzaty Łobockiej, kierującej Pracownią Biologii Bakteriofagów z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN, opracował odpowiednio dobrane zestawy bakteriofagów (w formie gotowych preparatów), które potrafią niszczyć aż 90 proc. lekoopornych szczepów gronkowca złocistego.

"W ramach wieloletnich badań wykazaliśmy wysoką skuteczność przeciwgronkowcową naszych unikalnych kombinacji bakteriofagów. Opracowaliśmy metodologię ich pozyskiwania, otrzymując jednorodny, czysty genetycznie preparat" - powiedziała badaczka, cytowana w informacji prasowej przesłanej PAP.

Jak wyjaśniła biolożka, po dopracowaniu procesu produkcji, można będzie nimi traktować np. zakażoną gronkowcem skórę, nie niszcząc przy tym pożytecznych bakterii obecnych w tych miejscach. Chodzi m.in. o powszechnie trapiące młode pokolenie gronkowcowe zakażenia trądzikowe. "Potrafimy przygotować bakteriofagowy preparat pod każdy szczep gronkowca - zapewniła badaczka.

Dowodzą tego m.in. eksperymenty na nicieniach, w których analizowano przeżywalność zakażonych gronkowcem osobników po podaniu bakteriofagów, jak i znikanie z ich ciał żywych komórek gronkowca.

Z kolei badania dr hab. Tamary Aleksandrzak-Piekarczyk, która w Instytucie Biochemii i Biofizyki PAN kieruje Pracownią Mikrobiologii Stosowanej, dowodzą skuteczności bakteriocyn w walce z różnego rodzaju patogenami, w tym wielolekoopornymi gronkowcami czy enterokokami, stanowiącymi zagrożenie dla zdrowia publicznego.

"Bakteriocyny zaburzają ich funkcjonowanie poprzez niszczenie barier oddzielających bakterię od świata zewnętrznego, takich jak błona lub ściana komórkowa. Wykazały to nasze eksperymenty. Dzieje się tak, gdyż bakteriocyny mają właściwości, które zakłócają podstawowe procesy życiowe docelowych komórek bakteryjnych, a to skutkuje zahamowaniem ich wzrostu lub nawet śmiercią. W efekcie wróg ginie, a pacjent zdrowieje" - wyjaśniła naukowczyni.

Badacze wykazali, że bakteriocyny przyłączają się do receptora odpowiedzialnego za transport cukrów, czyli pożywienia, do wnętrza komórki bakteryjnej. Bakteriocyna przyłączona do receptora prowadzi do zmian kształtu receptora (zmiany jego konformacji), tworząc w nim kanał. Przez ten kanał istotne składniki komórki uciekają na zewnątrz, co finalnie prowadzi do śmierci komórki.

Co ważne, bakteriofagi i bakteriocyny mogą być skuteczną alternatywą dla antybiotyków, a ich zaletą jest brak lub niewielka toksyczność dla ludzkich komórek.

Wynika to z faktu, że działają niezwykle precyzyjnie - tylko na określone rodzaje chorobotwórczych bakterii. Nie szkodzą ani komórkom ludzkim, ani pożytecznym mikroorganizmom bytującym w naszym ciele i na jego powierzchni.

"Podając bakteriofagi, nie niszczymy niczego poza docelową patogenną bakterią" - wyjaśniła prof. Łobocka. Minimalizuje to skutki uboczne i pozwala na szybsze przywrócenie równowagi mikrobiologicznej po leczeniu, w odróżnieniu od antybiotyków, które mogą zaburzać mikrobiom na długi czas.

Podobnie jest w przypadku bakteriocyn, które w dodatku są szybko rozkładane, co oznacza, że nie kumulują się w tkankach ani w środowisku naturalnym, nie zanieczyszczają wód ani gleby. To ważne, bo ograniczają tym samym ryzyko powstawania opornych szczepów bakterii.

"Warto podkreślić, że bakteriocyny mogą być wytwarzane przez bakterie probiotyczne, co czyni je szczególnie atrakcyjnymi i bezpiecznymi do zastosowania w rolnictwie i przemyśle spożywczym jako naturalne konserwanty. Mogłyby więc być ważnym elementem profilaktyki zakażeń ambulatoryjnych oraz ochrony środowiska. Byłyby też skuteczne w leczeniu trudno gojących się ran i infekcji szpitalnych" - wyjaśniła dr Aleksandrzak-Piekarczyk.

Naukowcy wskazują, że mało prawdopodobne jest, abyśmy zrezygnowali ze stosowania antybiotyków, jednak szeroki dostęp do terapii bakteriofagami i bakteriocynami jest konieczne w obliczu rosnącej antybiotykooporoności.

W ich ocenie terapie fagami i bakteriocynami mogą być wsparciem dla antybiotyków. Terapie skojarzone, łączące antybiotyki z bakteriofagami lub bakteriocynami, mogą stanowić bezpieczne i skuteczne rozwiązanie w przypadku najtrudniejszych do leczenia infekcji.

"Można sobie wyobrazić terapię, w której łączymy antybiotyk z bakteriocyną, nie zwiększając cytotoksyczności takiego preparatu. W ten sposób oba składniki uzupełniają się i wzmacniają swoje działanie, aby skuteczniej zwalczać bakterie" - skomentowała dr Aleksandrzak-Piekarczyk.

Prof. Łobocka dodała, że niektóre antybiotyki działają doskonale w połączeniu z bakteriofagami, a z czysto medycznego punktu widzenia czysto jest to rozwiązanie bezpieczne. Co więcej, daje maksymalną szansę na sukces terapeutyczny, zwłaszcza w przypadku najcięższych zakażeń, takich jak te wywołane przez bakterie z grupy ESKAPE, wśród których jest też oporny na antybiotyki gronkowiec złocisty.

Rozwiązania polskich naukowców czekają na weryfikację w badaniach klinicznych. Badacze deklarują gotowość na współpracę z przemysłem, aby wprowadzić je na rynek.

Jest to obecnie bardzo ważne, ponieważ na skutek zakażeń wielolekoopornymi bakteriami w samej Unii Europejskiej umiera rocznie ponad 35 tys. ludzi. Tak wynika z szacunków Europejskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób (ECDC).

Lista antybiotykoopornych szczepów bakterii rośnie, a wraz z nią liczba nieuleczalnych zakażeń. Według najnowszych danych ECDC celem Polski jest, aby do 2030 roku zmniejszyć o 27 proc. całkowite zużycia antybiotyków u ludzi. Tymczasem od 2019 r. zużycie antybiotyków spadło zaledwie o 1,8 proc.

Dlatego ważnym elementem walki z antybiotykoopornością jest inwestycja w badania i rozwój nowych środków przeciwdrobnoustrojowych alternatywnych dla antybiotyków lub wspomagających ich działanie, podsumowują naukowcy.