Cu aproximativ un deceniu în urma, cercetatorii din laboratorul profesorului de chimie Guillermo Bazan de la Universitatea California, Santa Barbara (UCSB) au început sa observe o provocare recurenta în cercetarile lor: unii dintre compusii pe care îi dezvoltau pentru a valorifica energia de la bacterii le distrugeau în schimb pe acestea.
„Pandemie ignorata”
„Noi aveam nevoie ca bacteriile sa fie vii”, spune astazi Alex Moreland, un bursier postdoctoral al Fundatiei pentru Fibroza Chistica, care s-a alaturat grupului de cercetare Bazan ca student absolvent în 2014 si care în prezent lucreaza la Centrul pentru Polimeri si Solide Organice al UCSB. „În timp ce dezvoltam noi molecule pentru aceasta aplicatie, am constatat ca unele dintre ele nu erau ce ne trebuie, deoarece distrugeau bacteriile”.
În cercetarile ulterioare, membrii echipei s-au aplecat asupra proprietatilor antimicrobiene aparente ale acestor com-pusi moleculari, numiti oligoelectroliti conjugati (COE). În prezent, ei au pus bazele unei noi clase de antibiotice, care nu numai ca se arata promitatoare împotriva unei game largi de infectii bacteriene, dar pot sa învinga temuta rezistenta care a facut ca actuala generatie de antibiotice de prima linie sa devina ineficienta.
Numita adesea „pandemia ignorata”, rezistenta antimicrobiana (AMR) este o problema globala care afecteaza toate categoriile sociale. Se estimeaza ca anual 1,3 milioane de decese în întreaga lume ar putea fi atribuite AMR. „Aceasta cifra presupune ca, daca bacteria rezistenta ar fi fost înlocuita cu o bacterie non-rezistenta de acelasi tip, pacientii ar fi supravietuit”, declara Moreland. În multe cazuri, a adaugat el, rata de mortalitate pentru infectiile cu anumite bacterii rezistente este de peste trei ori mai mare decât cea pentru tulpinile non-rezistente.
O descoperire care ar putea salva milioane de vieti
Rezistenta la antibiotice se dezvolta atunci când bacteriile sunt expuse la un antibiotic si dezvolta mecanisme pentru a învinge sau a ocoli antibioticul. Aceste mecanisme de rezistenta pot fi transmise bacteriilor descendente sau pot fi împartasite cu alte bacterii din mediul înconjurator.
„În 2019, au existat 4,95 milioane de decese asociate cu rezistenta la antibiotice, inclusiv cele 1,3 milioane de decese care ar putea fi atribuite direct AMR, în timp ce aproximativ 10 milioane de oameni mor în fiecare an din cauza cancerului”, afirma Bazan.
„Cu toate acestea, în ultimii ani s-au publicat 1.300 de studii clinice privind tratamentele anticancerigene si doar 27 de studii clinice pentru noi antibiotice”, mai spune el.
Echipa si-a desfasurat com-pusii împotriva unui microb deosebit de dificil de tratat, Mycobacterium abscessus (Mab), care provoaca frecvent infectii la pacientii cu boli pulmonare cum ar fi fibroza chistica. Mab are „un învelis celular neobisnu-it de gros si impermeabil” care respinge antibioticele, dar si capacitatea de a se ascunde în interiorul fagocitelor, celule imunitare a caror sarcina este sa înghita si sa ucida microorganismele.
În cazul Mab, aceste celule imunitare nu doar ca nu mai distrug bacteriile, ci chiar le pot adaposti involuntar împotriva antibioticelor. Tratamentele actuale esueaza adesea si, în ciuda unor cure îndelungate cu trei sau patru combinatii de antibiotice timp de 12 pâna la 18 luni, mai mult de jumatate dintre pacienti nu se vindeca, iar peste 70% dintre pacienti sufera de efecte secundare adverse notabile.
COE din acest studiu s-a dovedit mai eficient decât antibioticele de control amikacina si imipenem în eradicarea Mab, atât în experimentele in vitro, cât si in vivo. Cercetatorii atribuie aceasta eficacitate faptului ca acest compus vizeaza integritatea fizica si functionala a peretelui celular al bacteriei.
Moleculele distrug celulele bacteriene
Mecanismul unic al COE joaca, de asemenea, un rol important într-o alta fateta a rezistentei sau tolerantei la antibiotice: producerea unui „biofilm”, adica o pelicula în care microbii se grupeaza pentru a produce o substanta polimerica, creând un fel de scut.
Echipa a demonstrat eficacitatea unui alt compus COE împotriva Pseudomonas aeruginosa, o bacterie rezistenta la medicamente si care formeaza biofilme, consi-derata o amenintare importanta de catre Organizatia Mondiala a Sanatatii si de catre Centrul pentru Preventia si Controlul Bolilor din Statele Unite.
Bacteria se numara printre agentii patogeni asociati în mod traditional cu AMR, provocând o varietate de boli, de la infectii ale urechii pâna la pneumonii care pun în pericol viata si fiind deosebit de raspândita în mediile spitalicesti.
Echipa de cercetatori americani a demonstrat ca produsul lor COE a reusit sa ucida bacteriile din biofilmele stabilite si, în acelasi timp, sa inhibe formarea de noi biofilme. Moreland si colegii lui au investigat modul în care caracteristicile structurale ale acestor molecule faciliteaza distrugerea membranelor celulelor bacteriene fara a avea un efect de „detergent”.
In cazul detergentilor, actiunea antibacteriana se bazeaza pe distrugerea nediscriminatorie a membranelor celulare. „Celulele pielii umane tolereaza destul de bine sapunurile si detergentii, dar alte celule din organism, si în special celulele rosii din sânge, sunt foarte sensibile”, spune el, motiv pentru care acesti compusi sunt folositi doar extern sau pentru decontaminarea suprafetelor si nu ca agenti terapeutici.
În cazul COE permeabilitatea membranara si actiunea antibiotica nu sunt legate în mod inerent, ceea ce sugereaza existenta unui mecanism care poate fi foarte selectiv pentru membranele bacteriene fata de cele ale mamiferelor.
De fapt, moleculele din experimentul Mab au reusit sa ajunga în interiorul fagocitelor pentru a distruge bacteriile fara a deteriora celulele mamiferelor. „Nu cunoastem înca mecanismele exacte, dar am demonstrat clar ca COE distrug bacteriile, nu si celulele mamiferelor”, precizeaza Moreland.
GABRIEL TUDOR
Comentarii