Nowe antybiotyki – powstaną poprzez edycję genów

Problem oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe

Niewłaściwe stosowanie i nadużywanie antybiotyków przyspiesza proces nabywania oporności patogenów bakteryjnych na ten typ leków. Antybiotykooporność obecnie jest jednym z największych zagrożeń dla zdolności leczenia powszechnych chorób zakaźnych, takich jak np. zapalenie płuc czy gruźlica.

Według Światowej Organizacji Zdrowia, prowadzi to do wyższych kosztów leczenia, długich pobytów w szpitalu i zwiększonej śmiertelności pacjentów. Szczególnie pokaźnych nakładów finansowych wymaga terapia zakażeń związanych z patogenami wielolekoopornymi (MDR, ang. multidrug resistant). Walka z tym zagrożeniem jest priorytetem zdrowia publicznego, który wymaga globalnego podejścia opartego na współpracy w wielu sektorach.

Potencjał nierybosomalnych antybiotyków peptydowych

Mikroorganizmy wyewoluowały nierybosomalne enzymy syntetazy peptydowej, które łączą aminokwasy w produkty peptydowe o często bardzo silnym działaniu antybiotycznym. Niestety, pojawiają się patogeny, które są odporne na wszystkie te istniejące antybiotyki. Jednym z rozwiązań może być stworzenie nowych antybiotyków o innych właściwościach, które będą w stanie obejść ich mechanizmy oporności.

Nierybosomalne antybiotyki peptydowe (NRPS, ang. Non-ribosomal peptide synthetases) są bardzo złożonymi strukturami, które są trudne i drogie w produkcji normalnymi metodami chemicznymi. Zespół z Manchesteru wykorzystał edycję genów CRISPR-Cas9 do zmieniania domen, które rozpoznają różne bloki budulcowe aminokwasów, co umożliwia powstanie „linii montażowych” do produkowania nowych produktów białkowych.

Dotychczas manipulacja enzymami w celu wytworzenia nowych, bardziej skutecznych antybiotyków było poważnym wyzwaniem. Opracowane przez naukowców podejście jest bardzo skuteczną i szybką metodą projektowania złożonych enzymów, które mogą wytwarzać nowe struktury antybiotyków o potencjalnie ulepszonych właściwościach. Naukowcy twierdzą, że proces edycji genów może być wykorzystany do stworzenia ulepszonych antybiotyków i prawdopodobnie doprowadzić do opracowania nowych metod leczenia pomagających w walce z lekoopornymi patogenami.

„Jesteśmy teraz w stanie wykorzystać edycję genów do wprowadzenia ukierunkowanych zmian w złożonych enzymach NRPS, umożliwiając włączenie alternatywnych prekursorów aminokwasów do struktur peptydowych. Jesteśmy optymistami, że nasze nowe podejście może doprowadzić do powstania nowych sposobów wytwarzania ulepszonych antybiotyków, które są pilnie potrzebne do zwalczania pojawiających się patogenów opornych na leki” – powiedział Jason Micklefield z Manchester Institute of Biotechnology.

Alternatywy dla antybiotyków

Na rynku farmaceutycznym istnieje potrzeba stworzenia produktów niebędących antybiotykami, aby ograniczyć powstałą presję związaną ze stosowaniem środków przeciwdrobnoustrojowych. Alternatywy dla antybiotyków, których upatruje się wśród probiotyków oraz bakteriofagów litycznych, prawdopodobnie pomogą w przyszłości ograniczyć problem antybiotykooporności.

Na rynku dostępnych jest wiele suplementów probiotycznych. Wykazano, że stosowanie ich podczas antybiotykoterapii zmniejsza nasilenie biegunki związanej z antybiotykami. Spożywanie pokarmów bogatych w probiotyki może być również przydatne w zapobieganiu negatywnym skutkom ubocznym antybiotyków.

Bakteriofagi, czyli wirusy, które atakują i zabijają bakterie, pozostawiając ludzkie komórki nietknięte, są jedną z najbardziej obiecujących alternatyw dla antybiotyków do użytku klinicznego. Terapia fagowa istnieje od ponad wieku, jednak nadal istnieją luki w danych na temat jej skuteczności. Kolejnym problemem jest brak standaryzacji i odpowiednich ram regulacyjnych, które należy rozwiązać, zanim będzie mogła ugruntować swoją pozycję w medycynie. Biorąc pod uwagę duże zainteresowanie tym tematem, prawdopodobnie w nadchodzących latach uda się sprostać tym wyzwaniom.