Baktērijas, kas dzīvo uz kukaiņiem, varētu nodrošināt jaunas antibiotikas
Daudzas mūsdienās lietotās antibiotikas bija no baktērijām, kas dzīvo augsnē. Nesenie pētījumi atklāj, ka baktērijas, kas dzīvo uz kukaiņiem, varētu būt efektīvākas cīņā pret parastajiem medikamentiem izturīgajiem superbugiem nekā baktērijas no augsnes.
Viskonsinas-Medisonas universitātes zinātnieki ir veikuši visu laiku visplašāko un rūpīgāko pētījumu par mikrobu, kas dzīvo uz kukaiņiem, antibiotisko aktivitāti.
Jaunā pētījuma galvenā uzmanība ir jaunas antibiotikas atklāšana Cyphomyrmex skudra, kas ir Brazīlijas suga, kas audzē sēnītes. Pētnieki nosauca savienojumu par cifomicīnu.
Laboratorijas testi parādīja, ka cifomicīns var cīnīties ar sēnītēm, kas uzvarējušas lielāko daļu citu antibiotiku. Savienojums arī ārstēja sēnīšu infekciju pelēm, neradot toksiskas blakusparādības.
Nesenā Dabas komunikācijas dokumentā par šiem atklājumiem komanda paskaidro, ka jaunu antibiotiku trūkums veicina pieaugošos globālos draudus pret antibiotikām rezistentām infekcijām.
"Veicot mūsu sistemātisko novērtējumu," atzīmē autori, "mēs parādām, ka kukaiņu mikrobiomas ir daudzsološs jaunu dabīgu produktu avots."
Pieaugošie antibiotiku rezistences draudi
Antibiotiku rezistence rodas, ja infekcijas baktērijas, sēnītes un citi patogēni vairs nepakļaujas zālēm, kuras agrāk tās iznīcināja. Tā vietā viņi turpina augt.
Antibiotiku rezistentu patogēnu izraisītas infekcijas parasti prasa ilgāku uzturēšanos slimnīcā un lielāku ārstu turpmāko apmeklējumu skaitu. Turklāt ārstniecības līdzekļiem parasti ir lielākas izmaksas un toksiskākas blakusparādības.
2018. gadā Pasaules Veselības organizācija (PVO) publicēja uzraudzības datus, kas apstiprināja globālo draudu nopietnību, ko rada rezistence pret antibiotikām.
Dati atklāj, ka visā pasaulē dažas no visbiežāk sastopamajām infekcijām kļūst izturīgas pret zālēm.
Amerikas Savienotajās Valstīs Slimību kontroles un profilakses centrs (CDC) lēš, ka antibiotikām rezistentās baktērijas katru gadu inficē vismaz 2 miljonus cilvēku un izraisa 23 000 nāves gadījumu.
Galvenās bažas saistībā ar globālo antibiotiku rezistences krīzi ir tas, ka jauno zāļu veidi un skaits, kas tiek gatavoti, nebūs pietiekami, lai pārvarētu draudus.
PVO atkārtoja brīdinājumu par to 2017. gada ziņojumā. Globālā aģentūra paziņoja, ka lielākā daļa no klīniskajā attīstībā esošajām 51 antibiotikām bija “esošo antibiotiku grupu modifikācijas” un piedāvās tikai īstermiņa risinājumus.
Tikpat daudz baktēriju kukaiņos kā augsnē
Lielākā daļa mūsdienās izmantoto antibiotiku veidu nāk no Streptomyces baktērijas, liela ģints, kas sāka attīstīties pirms aptuveni 400 miljoniem gadu.
Šajā periodā Streptomyces sugas ir attīstījušās un pielāgojušās dažādiem biotopiem, piemēram, augsnei un kukaiņiem. Ķīmija baktēriju radītajos savienojumos atspoguļo to atšķirīgās līnijas.
Ģenētiskie pētījumi ir parādījuši, ka tikai viena celma Streptomyces potenciāli varētu radīt desmitiem savienojumu, kas līdzīgi tiem, kurus jau lieto kā antibiotikas. Turklāt baktērijas satur milzīgu skaitu “attiecīgo biosintētisko gēnu kopu”.
Šo iemeslu dēļ zinātnieki intensīvi studē Streptomyces baktērijas ar cerību, ka tās atklās jaunas zāles, lai apkarotu rezistenci pret antibiotikām.
Tomēr jaunā pētījuma autori norāda, ka jaunu antibiotiku meklēšana augsnē Streptomyces “Galvenokārt no jauna atklāj zināmos savienojumus”. Viņi arī atzīmē, ka nevienā pētījumā nav sistemātiski meklēti mikrobiomi. Tātad, viņi izvēlējās koncentrēties uz Streptomyces kukaiņos.
Viņi savāca vairāk nekā 2500 kukaiņu sugu, sākot no skudrām, bitēm un mušām līdz vabolēm, kodēm, tauriņiem un citām. Apmēram trešā daļa nāk no reģioniem ar mērenu klimatu, vēl viena trešdaļa nāk no tropiskajiem reģioniem, bet pārējie - no aukstākiem rajoniem, piemēram, Arktikas.
Pētnieki atzīmē, ka pretēji “dominējošajam pieņēmumam” Streptomyces sugu ir visvairāk augsnē, to atklājumi liecina, ka kukaiņos baktēriju ir tikpat daudz.
Kukaiņu baktērijas ir spēcīgākas
Kukaiņi deva pārbaudei vairāk nekā 10 000 baktēriju celmu. Pētnieki arī pārbaudīja 7000 celmus, kas radušies no augsnes un augiem.
Sekoja ļoti jaudīga, intensīva testu pakete, kurā kopumā piedalījās vairāk nekā 50 000 izmēģinājumu.
Komanda pārbaudīja, cik labi katra celma Streptomyces spēja apturēt 24 dažādu dīgļu, tostarp tādu, kas var nodarīt nopietnu kaitējumu, augšanu, piemēram, meticilīnrezistentu superbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Rezultāti to parādīja Streptomyces celmi, kas radušies no kukaiņiem, spēja cīnīties ar infekciozām baktērijām un sēnītēm spēcīgāk nekā celmi, kas radušies no augsnes vai augiem.
Komanda izmēģināja arī dažus daudzsološākos celmus pelēm. Šie celmi ļoti efektīvi iznīcināja baktēriju un sēnīšu infekcijas, un tikai dažiem bija toksiskas blakusparādības.
Citā pētījuma daļā pētnieki koncentrējās uz cifomicīnu, pretsēnīšu savienojumu, kurā viņi bija atraduši Streptomyces baktērijas uz Brazīlijas Cyphomyrmex sēnīšu audzēšanas skudra.
Pēc cifomicīna ķīmiskās struktūras analīzes viņi to attīra un parādīja, ka tas spēj ārstēt Candida albicans pelēm. C. albicans ir sēnīte, kas parasti inficē cilvēkus ar novājinātu imūnsistēmu. Šķiet, ka savienojumam pelēm ir maz toksisku blakusparādību.
Ļaujiet kukaiņiem “veikt izpēti”
Komanda nebija pārsteigta, atklājot, ka kukaiņi varētu būt bagātīgs jaunu antibiotiku avots. Kukaiņu izdzīvošana ir atkarīga no līdzdalības ar mikrobiem, kas palīdz cīnīties ar patogēniem, kas arī attīstās.
Pētnieki arī norāda, ka, tā kā baktērijas ir apvienojušās ar kukaiņiem, tās varētu piedāvāt divas priekšrocības. Pirmkārt, tie, visticamāk, nav toksiski, un, otrkārt, tie varētu būt efektīvi pret zāļu rezistentiem patogēniem.
"Kukaiņi meklē mūs," saka bakeroloģijas profesors un pētījuma vecākais autors Kamerons R. Kirijs.
Viņš un viņa kolēģi secina:
“Solījums saistīt ar kukaiņiem Streptomyces kā jaunam pretmikrobu līdzekļu avotam ir potenciāls atjaunot stagnētos antibakteriālo un pretsēnīšu atklāšanas cauruļvadus. ”
