A rovarokon élő baktériumok új antibiotikumokat nyújthatnak
Számos ma alkalmazott antibiotikum a talajban élő baktériumokból származik. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a rovarokon élő baktériumok hatékonyabban tudnak harcolni a közönséges gyógyszerrezisztens szuperbogarak ellen, mint a talajból származó baktériumok.
A Wisconsin-Madison Egyetem tudósai az eddigi legnagyobb és legátfogóbb vizsgálatot hajtották végre a rovarokon élő mikrobák antibiotikus aktivitásával kapcsolatban.
Az új tanulmány fénypontja egy új antibiotikum felfedezése a Cyphomyrmex hangya, amely egy brazil faj, amely gombákat tenyészt. A kutatók a vegyületet cifomicinnek nevezték el.
A laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a cifomicin képes harcolni olyan gombákkal, amelyek legyőzték a legtöbb más antibiotikumot. A vegyület egerek gombás fertőzését is kezelte anélkül, hogy toxikus mellékhatásokat váltott volna ki.
Egy nemrégiben Nature Communications az eredményekről szóló tanulmány elmagyarázza, hogy az új antibiotikumok hiánya hozzájárul az antibiotikumokkal szemben rezisztens fertőzések globális fenyegetésének növekedéséhez.
"Szisztematikus értékelésünk révén" - jegyzik meg a szerzők - "megmutatjuk, hogy a rovarok mikrobiómái ígéretes forrást jelentenek az új természetes termékek számára."
Az antibiotikum-rezisztencia növekvő veszélye
Antibiotikum-rezisztencia akkor keletkezik, amikor a fertőző baktériumok, gombák és más kórokozók már nem engednek az olyan gyógyszereknek, amelyek korábban elpusztították őket. Ehelyett tovább nőnek.
Az antibiotikum-rezisztens kórokozók által okozott fertőzések általában hosszabb kórházi tartózkodást és nagyobb számú utókövetést igényelnek az orvosok részéről. Ezenkívül a kezelések általában magasabb költségekkel és mérgezőbb mellékhatásokkal járnak.
2018-ban az Egészségügyi Világszervezet (WHO) felügyeleti adatokat tett közzé, amelyek megerősítették az antibiotikum-rezisztencia jelentette globális fenyegetés súlyosságát.
Az adatok azt mutatják, hogy az egész világon a leggyakoribb fertőzések egy része gyógyszerrezisztenssé válik.
Az Egyesült Államokban a Centers for Disease Control and Prevention (CDC) becslései szerint az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok évente legalább 2 millió embert fertőznek meg, és 23 000 halálesetet okoznak.
A globális antibiotikum-rezisztencia-válság kapcsán az a legfontosabb aggály, hogy a folyamatban lévő új gyógyszerek típusai és száma nem lesz elegendő a fenyegetés leküzdéséhez.
A WHO megismételte erre vonatkozó figyelmeztetését egy 2017-es jelentésben. A globális ügynökség kijelentette, hogy a klinikai fejlesztésben szereplő 51 antibiotikum többsége „a meglévő antibiotikum-osztályok módosítása” volt, és csak rövid távú megoldásokat kínálna.
Ugyanannyi baktérium a rovarokban, mint a talajban
A legtöbb ma használt antibiotikum-típus származik Streptomyces baktériumok, egy nagy nemzetség, amely mintegy 400 millió évvel ezelőtt kezdett fejlődni.
Ebben az időszakban Streptomyces fajok fejlődtek és alkalmazkodtak a különböző élőhelyekhez, például a talajhoz és a rovarokhoz. A baktériumok által termelt vegyületek kémiája tükrözi eltérő vonalaikat.
Genetikai vizsgálatok kimutatták, hogy csak egy törzs Streptomyces potenciálisan több tíz vegyületet képes előállítani, mint amilyeneket már antibiotikumként használnak. Ezenkívül a baktériumok rengeteg „releváns bioszintetikus génkészletet” tartalmaznak.
Ezen okok miatt a tudósok intenzíven tanulmányoznak Streptomyces baktériumok azzal a várakozással, hogy új gyógyszereket fedeznek fel az antibiotikum-rezisztencia leküzdésére.
Az új tanulmány szerzői azonban rámutatnak arra, hogy új antibiotikumokat keresnek talajon Streptomyces „Nagyrészt újra felfedezzék az ismert vegyületeket”. Azt is megjegyzik, hogy egyetlen tanulmány sem végzett szisztematikus kutatást a mikrobiomákon. Tehát úgy döntöttek, hogy összpontosítanak Streptomyces rovarokban.
Több mint 2500 rovarfajt gyűjtöttek össze, a hangyáktól, a méhektől és a legyektől kezdve a bogarakig, lepkékig, lepkékig és egyebekig. Körülbelül egyharmada mérsékelt éghajlatú régiókból, másik harmada a trópusokról, a többi pedig hidegebb területekről, például az Északi-sarkvidékről érkezett.
A kutatók megjegyzik, hogy az „uralkodó feltételezéssel” ellentétben ez Streptomyces fajok a talajban vannak a legnagyobb mennyiségben, eredményeik szerint a baktériumok ugyanolyan bőségesek a rovarokban.
A rovarok baktériumai erőteljesebbek
A rovarok több mint 10 000 baktérium törzset eredményeztek tesztelés céljából. A kutatók 7000 talajból és növényből származó törzset is megvizsgáltak.
Nagyon nagy teljesítményű, intenzív tesztek követték, összesen több mint 50 000 kísérletet végeztek.
A csapat tesztelte, hogy az egyes törzsek milyen jól teljesítenek Streptomyces képes volt megállítani 24 különféle csíra szaporodását, köztük olyanok, amelyek komoly kárt okozhatnak, mint például a meticillin-rezisztens szuperbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Az eredmények azt mutatták Streptomyces a rovarokból származó törzsek erősebben tudtak harcolni a fertőző baktériumok és gombák ellen, mint a talajból vagy növényekből származó törzsek.
A csapat egereken tesztelte az ígéretesebb törzsek egy részét is. Ezek a törzsek nagyon hatékonyan elpusztították a bakteriális és gombás fertőzéseket, és csak néhánynak volt toxikus mellékhatása.
A tanulmány egy másik részében a kutatók a cifomicinre koncentráltak, egy gombaellenes vegyületre, amelyben megtalálták őket Streptomyces baktériumok a brazilon Cyphomyrmex gombatenyésztő hangya.
A cifomicin kémiai szerkezetének elemzése után megtisztították és megmutatták, hogy képes kezelni Candida albicans egerekben. C. albicans egy gomba, amely általában meggyengült immunrendszerrel rendelkező embereket fertőz meg. Úgy tűnik, hogy a vegyületnek kevés toxikus mellékhatása van az egerekben.
A rovarok „kutassák”
A csapat nem lepődött meg azon, hogy a rovarok gazdag forrása lehet az új antibiotikumoknak. A rovarok túlélése azon mikrobákkal való együttes fellépéstől függ, amelyek segítenek a szintén fejlődő kórokozók elleni küzdelemben.
A kutatók arra is rámutatnak, hogy mivel a baktériumok együttesen részt vesznek a rovarokban, két előnyt kínálhatnak. Először is, kevésbé valószínű, hogy mérgezőek, másodszor pedig hatékonyak lehetnek a gyógyszerrezisztens kórokozók ellen.
"A rovarok kutatást végeznek számunkra" - mondja Cameron R. Currie, a bakteriológia professzora és a tanulmány vezető szerzője.
Ő és munkatársai arra a következtetésre jutnak:
„A rovarokkal kapcsolatos ígéret Streptomyces mivel az antimikrobiális szerek új forrása felpezsdítheti a stagnáló antibakteriális és gombaellenes felfedező csővezetékeket. "
