Superantybiotyk nadzieją ludzkości

To święty graal badań w zakresie antybiotykoterapii: związek, który jest skuteczny przeciwko bakteriom, a jednocześnie bezpieczny dla ludzi (w przeciwieństwie do alkoholu lub wybielacza, które są śmiertelne dla komórek bakteryjnych, ale także tkanek ludzkich).

- Dla badacza antybiotyków jest to jak odkrycie formuły przekształcania ołowiu w złoto lub jazda na jednorożcu - coś, czego wszyscy chcieliby doświadczyć, ale nikt tak naprawdę w to nie wierzy - powiedział James Martin, doktorant Princeton University z 2019 r. Naukowiec, który większość swojej kariery spędził pracując nad SCH-79797.

W celu udowodnienia skuteczności związku na oporność bakterii Martin próbował nieskończenie wielu różnych testów i metod, z których wszystkie zakończyły się sukcesem. Realizowano serie eksperymentów, podczas których przez 25 dni naukowcy narażali różne bakterie na działanie leku. W tym czasie patogeny miały miliony szans na przeprowadzenie ewolucji i wytworzenia oporności - ale tak się nie stało. Z kolei inne seryjne produkowane antybiotyki (nowobiocyna, trimetoprim, gentamycyna) szybko doprowadzały do sytuacji, w której bakterie wytwarzały oporność.

Udowodnienie, że SCH-79797  w 100 proc. jest skuteczny – to zadanie nierealne, ale sformułowanie: brak wykrywalnej oporności i tak jest jak najbardziej obiecujące.

Naukowcy próbowali SCH-79797 m.in. w starciu z gatunkiem bakteryjnym znanym z oporności na antybiotyki (Neisseria gonorrhoeae), która znajduje się na liście największych zagrożeń współczesnej medycyny. N. gonorrhoeae, standardowe szczepy krążące po kampusach uniwersyteckich, są superoporne na leki. - Skończyły nam się leki na rzeżączkę – informują medycy.

Naukowcy dostali próbkę najbardziej opornego szczepu N. gonorrhoeae z zasobów Światowej Organizacji Zdrowia - szczepu opornego na każdy znany antybiotyk. Okazało się, że SCH-79797 poradził sobie z patogenem. - Jesteśmy tym faktem bardzo podekscytowani – informuje Joseph Sheehan, współautor publikacji i kierownik laboratorium Gitai Lab.

Naukowcy próbują dociec jak związek dezaktywuje bakterie. Okazuje się, że SCH-79797 wykorzystuje dwa odrębne mechanizmy w obrębie jednej cząsteczki, coś na wzór strzały pokrytej trucizną.

- Strzała musi być ostra, aby wprowadzić truciznę, ale trucizna musi także być skuteczna – powiedział, zaangażowany w projekt, Benjamin Bratton, współpracownik naukowy w dziedzinie biologii molekularnej i wykładowca w Lewis Sigler Institute for Integrative Genomics.

Strzała celuje w zewnętrzną błonę komórkową - przebijając nawet najbardziej zwartą strukturę bakterii Gram-ujemnych - podczas gdy trucizna niszczy folian (kluczowy w biochemicznych przemianach niektórych aminokwasów oraz kwasów nukleinowych, głównie poprzez udział w syntezie puryn i pirymidyn, które z kolei są składnikami zasad azotowych tworzących RNA i DNA). Badacze byli zaskoczeni, gdy odkryli, że oba mechanizmy działają synergicznie, łącząc się w więcej niż w sumę obu potencjałów.

Był jeden problem: oryginalny SCH-79797 zabijał ludzkie komórki i komórki bakteryjne na mniej więcej podobnych poziomach, co oznacza, że jako lek mógł uśmiercić pacjenta, zanim zniwelował infekcję.

Z pata naukowcy wyszli dzięki zastosowaniu pochodnej SCH-79797 (Irresistin-16), która jest prawie tysiąc razy silniejsza w walce z bakteriami niż ludzkie komórki, co czyni z niej bardzo obiecujący antybiotyk.