Bakteriofagi i bakteriocyny pomogą w walce z gronkowcem

Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) jest bakterią, która szybko nabywa oporność na antybiotyki. Badania Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN dowodzą, że skutecznym narzędziem w walce z gronkowcami są bakteriofagi i bakteriocyny. Naukowcy deklarują gotowość na współpracę z przemysłem, aby wprowadzić je na rynek.

• Naukowcy z Instytutu Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk dowiedli, że odpowiednio dobrane zestawy bakteriofagów potrafią niszczyć aż 90 proc. lekoopornych szczepów gronkowca złocistego
• Skuteczną bronią z zakażeniami okazują sie także bakteriocyny, które mogą działać na różne rodzaje patogenów, w tym na bakterie stanowiące zagrożenie dla zdrowia publicznego, takie jak wielolekooporne gronkowce czy enterokoki
• Bakteriofagi i bakteriocyny mogą być skuteczną alternatywą dla antybiotyków, a ich zaletą jest brak lub niewielka toksyczność dla ludzkich komórek. To odróżnia je od antybiotyków, które mogą wywoływać poważne skutki uboczne

Najnowsze wyniki badań prowadzonych w Instytucie Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk dowodzą, że w profilaktyce i zwalczaniu chorób wywoływanych przez antybiotykooporne szczepy gronkowca złocistego mogą nam pomóc bakteriofagi, czyli wirusy infekujące tylko bakterie i bakteriocyny – małe białka produkowane przez niektóre bakterie przeciwko innym drobnoustrojom.

– W ramach wieloletnich badań wykazaliśmy wysoką skuteczność przeciwgronkowcową naszych unikatowych kombinacji bakteriofagów. Opracowaliśmy metodologię ich pozyskiwania, otrzymując jednorodny, czysty genetycznie preparat – opowiada prof. dr hab. Małgorzata Łobocka, szefowa Pracowni Biologii Bakteriofagów z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN.  

Okazuje się, że odpowiednio dobrane zestawy bakteriofagów potrafią niszczyć aż 90 proc. lekoopornych szczepów gronkowca złocistego. I takie właśnie zestawy w formie gotowych preparatów opracował zespół prof. Łobockiej.

Wyprysk dłoni i gronkowiec złocistyRokowanie pod kątem możliwości uzyskania długoletniej remisji jest często złe, stąd złożona etiologia i patogeneza wymagają dalszych badań. Jedno z takich przedstawiono na łamach „Journal of The European Academy of Dermatology & Venereology”.

– Po dopracowaniu procesu produkcji można będzie nimi traktować np. zakażoną gronkowcem skórę, nie niszcząc przy tym pożytecznych bakterii obecnych w tych miejscach. Chodzi m.in. o powszechnie trapiące młode pokolenie gronkowcowe zakażenia trądzikowe. Potrafimy przygotować bakteriofagowy preparat pod każdy szczep gronkowca – tłumaczy biolog.

Dowodzą tego m.in. eksperymenty na nicieniach. O skuteczności preparatów bakteriofagowych zadecydowała zarówno przeżywalność zakażonych gronkowcem nicieni po podaniu bakteriofagów, jak i znikanie z ich ciał żywych komórek gronkowca.

Bakteriocyny niszczą błony i ściany komórkowe bakterii 

Natomiast dr hab. Tamara Aleksandrzak-Piekarczyk, która w Instytucie Biochemii i Biofizyki PAN kieruje Pracownią Mikrobiologii Stosowanej, przekonuje, że bakteriocyny także mogą działać na różne rodzaje patogenów. W tym na bakterie stanowiące zagrożenie dla zdrowia publicznego, takie jak wielolekooporne gronkowce czy enterokoki.

– Bakteriocyny zaburzają ich funkcjonowanie poprzez niszczenie barier oddzielających bakterię od świata zewnętrznego, takich jak błona lub ściana komórkowa. Wykazały to nasze eksperymenty. Dzieje się tak, gdyż bakteriocyny mają właściwości, które zakłócają podstawowe procesy życiowe docelowych komórek bakteryjnych, a to skutkuje zahamowaniem ich wzrostu lub nawet śmiercią. W efekcie wróg ginie, a pacjent zdrowieje – wyjaśnia naukowczyni.

W przypadku bakteriocyn naukowcy szukali odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób wiążą się one z komórkami bakterii i jak działają. Badania wykazały, że przyłączają się one do receptora odpowiedzialnego za transport cukrów, czyli pożywienia, do wnętrza komórki bakteryjnej. Bakteriocyna przyłączona do receptora prowadzi do zmian w konformacji receptora, czyli zmienia jego kształt, tworząc w nim kanał, przez który istotne składniki komórki uciekają na zewnątrz, co finalnie prowadzi do śmierci komórki.

Jaka jest lekowrażliwość gronkowca złocistego u osób z AZS?Część zaostrzeń i znaczna większość zakażeń w przebiegu atopowego zapalenia skóry jest spowodowana przez gronkowca złocistego. Stąd tak ważne są dane dotyczące lekowrażliwości tego drobnoustroju, a przedstawiono je na łamach „The JAMA Dermatology”.

Skuteczność bez skutków ubocznych dla człowieka i środowiska

Bakteriofagi i bakteriocyny mogą być skuteczną alternatywą dla antybiotyków, a ich zaletą jest brak lub niewielka toksyczność dla ludzkich komórek. To odróżnia je od antybiotyków, które mogą wywoływać poważne skutki uboczne.

Oba preparaty działają niezwykle precyzyjnie, czyli tylko na określone rodzaje chorobotwórczych bakterii. Zostawiają w spokoju komórki ludzkie i pożyteczne mikroorganizmy bytujące w naszym ciele i na jego powierzchni. – Podając bakteriofagi, nie niszczymy niczego poza docelową patogenną bakterią – tłumaczy prof. Łobocka. Minimalizuje to skutki uboczne i pozwala na szybsze przywrócenie równowagi mikrobiologicznej po leczeniu, w odróżnieniu od antybiotyków, które mogą zaburzać mikrobiom na długi czas.

Podobnie jest w przypadku bakteriocyn, które w dodatku są szybko rozkładane, co oznacza, że nie kumulują się w tkankach ani w środowisku naturalnym, nie zanieczyszczają wód ani gleby. To ważne, bo ograniczają tym samym ryzyko powstawania opornych szczepów bakterii.

Bakteriocyny mogą być wytwarzane przez bakterie probiotyczne, co czyni je szczególnie atrakcyjnymi i bezpiecznymi do zastosowania w rolnictwie i przemyśle spożywczym jako naturalne konserwanty. Mogłyby więc być ważnym elementem profilaktyki zakażeń ambulatoryjnych oraz ochrony środowiska. Byłyby też skuteczne w leczeniu trudno gojących się ran i infekcji szpitalnych – tłumaczy dr hab. Aleksandrzak-Piekarczyk.

Szef GIS o bieżących zagrożeniach dla zdrowia publicznegoGłówny inspektor sanitarny dr n. med. Paweł Grzesiowski 18 listopada podczas konferencji przekazał informacje na temat bieżących zagrożeń dla zdrowia publicznego, którymi są między innymi grzyby niejadalne, zatrucia chemikaliami, choroby zakaźne i antybiotykooporność.

Terapie bakteriofagami i bakteriocynami jako wsparcie dla antybiotyków

Naukowcy podkreślają, że wdrożenie do szerokiego dostępu terapii bakteriofagami i bakteriocynami jest konieczne w obliczu rosnącej antybiotykooporności. Dodają również, że terapie nimi mogą odgrywać także rolę wsparcia dla antybiotyków. Terapie skojarzone, łączące antybiotyki z bakteriofagami lub bakteriocynami, mogą stanowić bezpieczne i skuteczne rozwiązanie w przypadku najtrudniejszych do leczenia infekcji.

– Można sobie wyobrazić terapię, w której łączymy antybiotyk z bakteriocyną, nie zwiększając cytotoksyczności takiego preparatu. W ten sposób oba składniki uzupełniają się i wzmacniają swoje działanie, aby skuteczniej zwalczać bakterie – zauważa dr hab. Aleksandrzak-Piekarczyk.

 – Trzeba przyznać, że niektóre antybiotyki działają doskonale w połączeniu z bakteriofagami i jednocześnie z punktu widzenia czysto medycznego to jest rozwiązanie bezpieczne – dodaje prof. Łobocka, podkreślając, że takie podejście daje maksymalną szansę na sukces terapeutyczny, zwłaszcza w przypadku najcięższych zakażeń, takich jak te wywołane przez bakterie z grupy ESKAPE, wśród których jest też oporny na antybiotyki gronkowiec złocisty.

Polska ma szansę na utrzymanie znaczącej pozycji na arenie światowej

Rozwiązania naukowców czekają na badania kliniczne. Polska, niegdyś lider terapii fagowej, m.in. dzięki badaniom molekularnym naukowców z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN ma szansę na utrzymanie znaczącej pozycji na światowej arenie, szczególnie w obszarze łączonych terapii opartych na bakteriofagach i bakteriocynach.

Na skutek zakażeń wielolekoopornymi bakteriami w samej Unii Europejskiej umiera rocznie ponad 35 tys. ludzi. Tak szacuje Europejskie Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób. Jest zatem o co walczyć. Lista antybiotykoopornych szczepów bakterii rośnie, a wraz z nią liczba nieuleczalnych zakażeń.

Według najnowszych danych centrum celem Polski jest, aby do 2030 roku zmniejszyć o 27 proc. całkowite zużycie antybiotyków u ludzi. Tymczasem od 2019 roku zużycie antybiotyków spadło tylko o 1,8 proc. Dlatego ważnym elementem walki z antybiotykoopornością jest inwestycja w badania i rozwój nowych środków przeciwdrobnoustrojowych alternatywnych dla antybiotyków lub wspomagających ich działanie.