Na początku roku media obiegła wiadomość o pojawieniu się w Polsce bardzo groźnej bakterii OXA-48. To mikrob, który nie reaguje na żadne znane nauce Klebsiella pneumoniae typu antybiotyki. Może atakować układ pokarmowy, płuca, opony mózgowo-rdzeniowe, a także wywołać śmiertelnie niebezpieczną sepsę. Najbardziej zagrożeni są pacjenci szpitali. Oporna na antybiotyki Klebsiella na Pomorzu zaatakowała osiem osób, w innych rejonach naszego kraju występuje jeszcze częściej. Problem dotyczy nie tylko Polski, choć w Unii Europejskiej należymy do krajów bardziej dotkniętych problemem lekooporności. Każdego
roku na całym świecie infekcje opornymi na antybiotyki bakteriami zabijają – według bardzo ostrożnych szacunków – 700 tys. ludzi. Jeśli nie zrobimy nic, w roku 2050 liczba ta wzrośnie do co najmniej 10 mln – alarmuje Światowa Organizacja Zdrowia (WHO).

Naukowcy nie mogą bez końca tworzyć nowych antybiotyków, bo w komórkach bakteryjnych jest za mało „słabych punktów”, które można zaatakować. Dlatego przez ostatnie 20 lat wprowadzono do użytku tylko dwie nowe grupy antybiotyków. Choć w warunkach laboratoryjnych wiele substancji ma działanie antybakteryjne, to tylko 1 proc. z nich nadaje się do wykorzystania w formie leków. Na dodatek pochłania to coraz więcej pieniędzy. W 1991 r. koszt opracowania
nowego antybiotyku – od „namierzenia” substancji po wprowadzenie jej na rynek – wynosił ok. 250 mln dolarów. W 2003 r. było to już 800 mln dolarów. Nic dziwnego, że w tej sytuacji firmy farmaceutyczne szukają innych sposobów na walkę z groźnymi bakteriami.

PRZEBUDOWAĆ LEK

Jednym z nich jest projektowanie tzw. antybiotyków inteligentnych. Zamiast szukać nowych substancji zdolnych do niszczenia bakterii, naukowcy biorą pod lupę te, które są już od dawna stosowane w medycynie. Zespół prof. Andrew Myersa z Harvard University przeanalizował budowę antybiotyków z grupy makrolidów (należą do niej m.in. erytromycyna i klarytromycyna). Uczeni doszli do wniosku, że leki te zbudowane są z ośmiu podstawowych chemicznych „cegiełek” i zaczęli łączyć je na nowe sposoby. Tak powstało już ponad 300 substancji, które mogą działać jak antybiotyki. Ponieważ jednak mają nową strukturę, bakterie nie są przygotowane do walki z nimi. – Inteligentne antybiotyki to klucz do pokonania antybiotykooporności.

W połączeniu z nanotechnologią, która jest w stanie dostarczyć lek precyzyjnie do celu, mogą zdziałać cuda – przewiduje prof. dr Alex W. Friedrich, szef wydziału nauk medycznych holenderskiego Uniwersytetu Groningen, w którym także prowadzi się badania nad takimi lekami.

 

Projektowanie inteligentnych antybiotyków ułatwiają dziś np. superkomputery. Superkomputer Titan z amerykańskiego Oak Ridge National Laboratory pomógł uczonym odkryć cztery nowe związki chemiczne, które radzą sobie z antybiotykoopornymi bakteriami. Niektóre ich odmiany są wyposażone w tzw. pompy efluksyjne, które usuwają antybiotyki z wnętrza komórki. Uszkodzenie tego mechanizmu – a dokładniej zablokowanie tzw. białka AcrA – sprawia, że leki zostają
wewnątrz mikroba i niszczą go. – Znalezione przez nas cząsteczki mogą „ożywić” istniejące antybiotyki i sprawić, że znów staną się one skuteczne – wyjaśnia prof. Jeremy Smith, jeden z autorów odkrycia.

MIEDŹ KONTRA MIKROBY

Ten metal potrafi bardzo skutecznie niszczyć groźne mikroby – nie tylko bakterie (w tym groźnego gronkowca MRSA), ale też grzyby, a nawet wirusy (np. grypy). Miedź i jej stopy dobrze sprawdzają się w miejscach często dotykanych przez pacjentów i personel medyczny – np. w kurkach kranów, poręczach łóżek czy klamkach. Takie rozwiązania pojawiają się już w Polsce dzięki Europejskiemu Instytutowi Miedzi. Elementy wyposażenia z domieszką bakteriobójczego metalu znajdują się m.in. na oddziale nefrologii Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego we Wrocławiu czy salach operacyjnych Miedziowego Centrum Zdrowia w Lubinie. Lekarze podkreślają, że na oddziałach chronionych przez miedź jest o 40–60 proc. mniej zakażeń wewnątrzszpitalnych. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.cuplus.pl.

Uczeni pracują nad bardziej precyzyjnym aplikowaniem bakteriofagów. Zdarza się bowiem, że leczniczy wirus może zostać zniszczony przez organizm pacjenta, zanim dostanie się do komórki bakteryjnej. Można temu zapobiec, np. chowając bakteriofaga w tabletce rozpuszczającej się w jelitach. W niedalekiej przyszłości zmodyfikowane genetycznie wirusy będą wnikać tylko do tych tkanek, w których rozwija się zakażenie. Tak precyzyjne leczenie może sprawić, że przynajmniej część antybiotyków trafi do lamusa.

DIAGNOZA OD RĘKI

Uczeni pracują też nad tym, by lekarze mogli stosować istniejące leki precyzyjniej niż do tej pory. W tym celu muszą szybko dowiedzieć się, jaka bakteria zaatakowała pacjenta. Nie jest to proste. Lekarz może zlecić wykonanie tzw. antybiogramu, czyli sprawdzenia, na jakie antybiotyki wrażliwa jest bakteria. Na wyniki czeka się kilka dni, a decyzję o rozpoczęciu leczenia nierzadko trzeba podjąć wcześniej. Badanie można jednak przyspieszyć. Pracują nad tym uczeni z Instytutu Chemii Fizycznej PAN i warszawskiej firmy BacterOMIC. Zaprojektowane przez nich urządzenie pozwoli lekarzom w ciągu zaledwie kilkunastu godzin zdobyć komplet informacji o bakteriach i antybiotykach, na które są wrażliwe. Próbka pobrana od pacjenta jest rozcieńczana i dzielona na setki porcji.

 

Następnie każda z nich jest łączona w mikrokomorze z roztworem jednego z 97 dostępnych na rynku antybiotyków. – W części mikrokomór zamierzamy prowadzić także doświadczenia z wybranymi mieszankami antybiotyków. Będziemy więc w stanie znacznie lepiej oceniać mechanizmy oporności badanych bakterii. Żaden inny obecnie dostępny sprzęt laboratoryjny nie potrafi dostarczyć takich informacji – podkreśla prof. Piotr Garstecki, kierujący pracami nad urządzeniem. Na razie prototyp analizatora przechodzi testy, ale w ciągu kilku najbliższych lat powinien trafić do laboratoriów diagnostycznych.

Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest wykonanie analizy genetycznej bakterii. Zajmuje to przeciętnie dwie–trzy doby, ale maszyna opracowana przez francuską firmę MilliDrop potrafi przyspieszyć ten proces nawet tysiąc razy. Mikroby są umieszczane w kroplach wody, a analiza ich materiału genetycznego została
tak zautomatyzowana, że wymaga niewielkiej ingerencji człowieka. – Naszym celem jest przeprowadzenie kompletnej analizy genomu bakterii w mniej niż 24 godziny – mówi Laurent Boitard, szef i założyciel MilliDrop. Jest to jednak drogi wynalazek – jedno urządzenie kosztuje aż 100 tys. euro.

DZIURKOWANIE BAKTERII

Uczeni ostrzegają jednak, że wyścig z bakteriami szybko się nie skończy. Im częściej będziemy stosować antybiotyki, tym szybciej mikroby będą stawały się oporne na ich działanie. Dlatego potrzebne są nowe sposoby walki z infekcjami. Jednym z nich jest „dziurawienie” bakterii za pomocą niewielkich cząsteczek chemicznych. Przykładem mogą być tzw. polimery peptydowe SNAPP, opracowane przez australijską badaczkę Shu Lam z Melbourne School of Engineering. Mają one kształt gwiazdy, która przebija i niszczy osłony otaczające bakterie, wywołując natychmiastowy rozpad ich komórek.

Nie tylko skutecznie zwalczają infekcje, ale nie szkodzą też zdrowym komórkom i nie powodują powstawania zjawiska oporności. Podobne zalety ma stosowanie bakteriobójczych metali – srebra i miedzi. Antybiotyki można też zastąpić naturalnymi enzymami. Tą drogą poszła belgijska firma Flen Pharma. Założył ją w 2000 r. farmaceuta Philippe Sollie, który chciał pomóc rocznej córce znajomych poparzonej tłuszczem podczas rodzinnego grillowania. Dziewczynka była uczulona na preparaty powszechnie stosowane do wspomagania gojenia się ran. Philippe Sollie wykorzystał naturalne enzymy o działaniu antybakteryjnym – glukooksydazy i laktoperoksydazy. Na ich bazie powstały bakteriobójcze żele Flaminal i Flamigel, które skutecznie chronią przed infekcjami oparzenia, rany czy owrzodzenia.

ZE ZWIERZĄT NA LUDZI

W skali globalnej najwięcej antybiotyków – aż 130 tys. ton rocznie! – zużywa rolnictwo. Leki te są stosowane nie tylko u chorych zwierząt, ale też np. w celu zwiększenia masy mięśniowej. Sprzyja to powstawaniu opornych szczepów bakterii, które atakują ludzi. Do infekcji może dojść na farmie, za pośrednictwem skażonego bakteriami mięsa, a nawet owadów. Ten ostatni mechanizm zaobserwowano w Chinach, które przodują w zużyciu „rolniczych” antybiotyków. Do niedawna zwierzętom podawano tam np. kolistynę, uznawaną za lek ostatniej szansy w przypadku walki z bakteriami antybiotykoopornymi. Pacjenci nie byli leczeni tym preparatem, ale i u nich wykryto szczepy niereagujące na kolistynę. Zdaniem uczonych bakterie zostały przeniesione przez żyjące na farmach muchy.

 

LECZNICZE WIRUSY Z CAŁEGO ŚWIATA

W bardzo trudnych przypadkach lekarze sięgają nawet po broń biologiczną. Chodzi o bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie. W tej dziedzinie światowymi liderami są Polska i Gruzja. Gdy po drugiej stronie żelaznej kurtyny nadużywano antybiotyków i ciągle wymyślano kolejne, kraje byłego bloku wschodniego próbowały innych metod. W Polsce zajmuje się tym ośrodek będący częścią Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu (ma filie w Krakowie i Częstochowie). Takiej terapii, wciąż uważanej za eksperymentalną, można poddawać pacjentów od 6. roku życia.

Bakteriofagi są często stosowane jako leczenie ostatniej szansy – u osób, którym nie pomagają żadne inne metody. Oznacza to, że lekarze mają bardzo mało czasu na znalezienie odpowiedniego wirusa. Tak było w przypadku Mallory Smith – 25-letniej Amerykanki cierpiącej na mukowiscydozę. Jej płuca zaatakowała bakteria Burkholderia cepacia niereagująca na żadne leki. Nikt nie wiedział, która z instytucji zajmujących się bakteriofagami może mieć lek dla umierającej pacjentki. Uczeni zaczęli zbierać dane na ten temat i budować globalny katalog wirusów. – To ma działać trochę tak jak rejestr dawców szpiku. Gdy ktoś będzie potrzebował takiej terapii, ułatwimy mu znalezienie placówki, która nimi dysponuje – wyjaśnia Jessica Sacher z Uniwersytetu Georgia, jedna z pomysłodawczyń
Phage Directory. Dzięki tej inicjatywie lekarze namierzyli wirusa, który mógł pomóc Mallory Smith. Niestety, zbyt późno – pacjentka zmarła dwa dni później.