Czy antybiotyki pozyskiwane z owadów będą stosowane?

Oporność bakterii i grzybów na antybiotyki jest problemem, z którym coraz częściej spotykają się lekarze i pacjenci podczas stosowania leczenia. Niewrażliwość mikroorganizmów na wybrany lek może być naturalna (bakterie posiadają genetycznie uwarunkowane cechy, ułatwiające im walkę z substancją potencjalnie dla nich niebezpieczną) lub nabyta (na drodze mutacji genetycznych szczepy bakterii uodporniają się na środki dla nich toksyczne).

Zjawisko wzrastającej oporności na antybiotyki jest w dużej mierze pokłosiem zbyt częstego stosowania antybiotykoterapii w leczeniu chorób oraz nadmiernym zużyciem tych leków w szeroko pojętym przemyśle spożywczym. 

W odniesieniu do przemysłu spożywczego należy wspomnieć, że tego rodzaju medykamenty wykorzystywane są głównie w celach profilaktycznych — nie tylko w hodowli bydła, trzody chlewnej i drobiu, ale również na farmach mających na celu produkcję organizmów słodkowodnych oraz słonowodnych. Takie praktyki powodują zanieczyszczenie środowiska naturalnego, a w konsekwencji wytworzenie nabytej oporności przez chorobotwórcze mikroorganizmy. W dobie problemu przed jakim stoi nowoczesna farmakoterapia, nieustannie poszukiwane są nowe substancje i ich źródła, które mogą przyczynić się do zwalczania często śmiercionośnych drobnoustrojów. 

Antybiotyki — źródła

Niespełna stuletnia historia antybiotyków (pierwszy został odkryty przez Fleminga — penicylina) datuje się na rok 1928. Jest bogata w odkrycia wielu substancji, które w dzisiejszych czasach służą w leczeniu infekcji bakteryjnych i grzybiczych. Co ciekawe, większość z nich jest pochodzenia naturalnego, a ich źródłem najczęściej są bakterie z gleby, zaliczane do promieniowców (łac. Actinobacteria). Stosunkowo mały procent stanowi materia całkowicie syntetyczna. Coraz większa jest antybiotykooporność, dlatego nieustannie poszukiwane są nowe leki i ich źródła. Pośród podejmowanych ścieżek badań można wyróżnić te z zakresu genomiki, biologii syntetycznej, a także eksplorację alternatywnych źródeł mikroorganizmów. Do tej pory badania te mają bardzo niski współczynnik sukcesu. Co więcej, w ciągu ostatniego trzydziestolecia żadna nowa klasa substancji nie przeszła pozytywnie testów klinicznych. 

Alternatywne źródła antybiotyków

Potrzeba odkrycia nowych substancji pomocnych w walce z chorobotwórczymi organizmami, skierowała uwagę naukowców na owady. Docelowym źródłem nowych antybiotyków są mikroorganizmy żyjące w symbiozie z insektami. 

Wyniki opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym ,,Nature” umożliwiają naukowcom wyciągnięcie optymistycznych wniosków na temat nowo podjętego kierunku badań. Ogólnie wiele organizmów (od krewetek po ludzi) żyje w symbiozie z mikroorganizmami, które wspomagają system odpornościowy swoich gospodarzy, produkując substancje chemiczne, mające na celu unieszkodliwienie różnych patogenów. W świecie stawonogów takie współwystępowanie zostało dość dobrze udokumentowane przez liczne badania naukowe. 

Analizom poddano symbiotyczne organizmy zamieszkujące ciała os, żuków czy termitów. Jak do tej pory wyodrębniono około 10 naturalnych środków chemicznych produkowanych przez mikroorganizmy współżyjące z owadami, które wykazują działanie przeciwgrzybicze lub przeciwbakteryjne. Biorąc pod uwagę fakt, że insekty są jedną z najbardziej różnorodnych grup organizmów zamieszkujących planetę, można przypuszczać, że to mało wyeksploatowane źródło da wiele potencjalnych substancji, z których choć część okaże się pomocna w walce z niebezpiecznymi dla zdrowia i życia człowieka patogenami.  

Droga substancji chemicznej od laboratorium do zastosowania klinicznego

Na optymizm badaczy należy jednak spojrzeć w perspektywie drogi, jaką pokonuje substancja od momentu uzyskania jej w laboratorium chemicznym do czasu, kiedy może być stosowana rutynowo w leczeniu i/lub profilaktyce chorób. Synteza albo izolacja (jak w wyżej opisanym przykładzie) nazywana jest fazą laboratoryjną i stanowi początek drogi. Hipotetyczne właściwości substancji oraz ich wpływ (np. toksyczności) na organizmy żywe potwierdzane są w trakcie badań przedklinicznych. Stosuje się wówczas badania in-vitro (np. na liniach komórkowych lub wyizolowanych z organizmów narządach) oraz in-vivo (na zwierzęcych organizmach żywych). Kolejnym etapem są badania kliniczne realizowane w trzech fazach. W pierwszej z faz próby zostają wykonywane na grupie ochotników zdrowych. W jej trakcie bada się np. wchłanialność materii z przewodu pokarmowego czy poziomy stężeń uzyskiwane w tkankach po aplikacji. Po pozytywnych wynikach następuje faza II, w trakcie której dokonuje się oceny czy badany lek wykazuje działanie terapeutyczne pośród grupy maksymalnie kilkuset chorych na dane schorzenie pacjentów (ochotników). 

Analizy dokonywane są z wykorzystaniem podejścia podwójnej ślepej próby. Oznacza to, że ani pacjent, ani lekarz nie wiedzą czym jest leczony chory — testowanym związkiem chemicznym czy placebo. Jeżeli analiza wyników z fazy II wykazuje więcej pozytywów niż negatywów, rozpoczyna się fazę III, podczas której badania realizowane są na znacznie większej liczbie pacjentów niż w fazie II (około kilku tysięcy ochotników). Dzięki tej fazie uzyskiwane są wyniki dla większej populacji, co umożliwia potwierdzenie (lub zaprzeczenie) skuteczności działania analizowanej substancji, ocenę występowania rzadszych skutków ubocznych oraz porównanie skuteczności zażywania nowej substancji ze standardowo stosowaną terapią danego schorzenia. Po pozytywnym zakończeniu III fazy badań, lek może zostać zarejestrowany i wprowadzony do obrotu. Następnie wykonywane są kolejne testy kliniczne (często nazywane fazą IV), które mają na celu weryfikację wcześniej uzyskanych wyników. 

Szacuje się, że z 5000 potencjalnych substancji leczniczych, zaledwie 5 jest rejestrowanych jako leki. Średni czas przeznaczony na pakiet badań dokumentujących działanie i bezpieczeństwo stosowania nowego medykamentu wynosi 15 lat. Jest to długa, kosztowna i pracochłonna procedura. Jednak w obliczu problemu, jakim jest oporność chorobotwórczych mikroorganizmów na leki, z pewnością warta każdego wysiłku. 

Bibliografia  zwiń/rozwiń

  1. A. Zabłotni, A. Jaworski, Źródła antybiotyków w środowiskach naturalnych i ich rola biologiczna, ,,Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej”, nr 68, 2014.
  2. M.G. Chevrette i in.,The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes, ,,Nature Comunications”, nr 10 (516) 2019. 

Podziel się: