Szétroncsolja a szuperbaktériumokat egy új magyar antibiotikum

A WHO előrejelzése szerint 2050-re a vezető halálok a hagyományos antibiotikumoknak ellenálló mikroorganizmusok miatt kialakuló fertőzés lehet. Az ellenük való küzdelemhez új típusú, egyedi hatásmódú vegyületekre van szükség. A HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont (HUN-REN TTK) kutatói most egy lehetséges, biztató irányról számoltak be tanulmányukban a rangos Nature Communications folyóirat hasábjain.

Nem véletlenül kerültek a kutatók vizsgálódásainak kereszttüzébe a hagyományos antibiotikumnak ellenálló szuperbaktériumok: már a WHO első, 2020-as átfogó elemzése kimutatta, hogy a rezisztens baktériumok 1,27 millió halálesetet okoztak 2019-ben, és sajnos ez a szám évről-évre sokszorozódik. Az egyik út a szuperbaktériumokkal vívott küzdelemben az úgynevezett fágterápia, amikor vírussal ölik meg azokat. Ilyen irányú kutatásokat végeznek például a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban. 

Bakteriális fertőzés illusztrációja
Fotó: Science Photo Library via AFP

A másik ígéretes lehetőség pedig a teljesen új hatásmechanizmusú antibiotikumok kifejlesztése.

„A baktériumok kissejtű rendszerei elképesztően adaptívak, olykor egy komplett kolónia épül fel egyetlen éjszaka alatt. Sőt, a legfrissebb kutatások szerint bizonyos baktériumok a halálukkor nanométeres nagyságú „riasztógömböket” választanak ki magukból, átadva ezzel a túléléshez szükséges tudást társaiknak. Ez a hihetetlen alkalmazkodóképesség is azt vetíti előre, hogy több irányból kell a harcot felvenni a szuperbaktériumokkal – mondta a HUN-REN honlapjának kérdésére Beke-Somfai Tamás, a HUN-REN TTK Biomolekuláris Önrendeződés Kutatócsoportjának vezetője, akit az új felfedezésről kérdeztek.

„A saját szervezetünkben is vannak természetes alapú peptidek, ezeket antimikrobiális peptideknek hívjuk. 

Mi olyan szupramolekuláris szerkezeteket – tulajdonképpen új antibiotikumot – terveztünk, amelyek ötvözik ezeknek a természetes peptideknek a baktériumölő mechanizmusait a nem természetes vegyületek kedvező biostabilitásával

– foglalta össze a lényeget Beke-Somfai Tamás. A kutatók eddig nem tudták igazán megfigyelni, „miként támadnak” a peptidek, a magyaroknak most viszont – transzmissziós, illetve krio-elektronmikroszkóp segítségével – sikerült végigkövetniük, hogyan rendeződnek ezek a baktériumsejtek felszínén szupramolekuláris szerkezetekbe.

Egy különleges elektronmikroszkóp

A biomolekulák kutatásához használt krio-elektronmikroszkóp (cryo-EM) megalkotásáért 2017-ben kapott Nobel-díjat Jacques Dubochet, Joachim Frank és Richard Henderson. 

Ezek a mikroszkópok betekintést engednek a nagy méretű, akár tízezer atomot tömörítő makromolekulák térszerkezetének csodálatos világába.

Segítségükkel a kutatók még több információt kaphatnak élettani szempontból fontos molekulákról, fehérjékről.

„A felvételek szerint a képződő lamellák – mintha kések lennének – belenőnek a sejtfalba és behatolnak a baktérium belsejébe. A sejtfal átszúrása szivárgást okoz, ami végül a baktérium pusztulásához vezet. A képanalízis azt is megmutatta, hogy a baktériumsejtbe behatoló lamellákból meglepően kevés is elegendő a sejtfalkárosító hatáshoz. Ráadásul a tesztek alapján a peptidek a baktériumok növekedését már rendkívül kis koncentrációban gátolják” – foglalta össze az eredményeket a kutatócsoport vezetője.

A mikroszkópos képek és molekuladinamikai szimulációk megerősítették, hogy a peptid-alapú lamellák képződése a foszfátcsoportokkal való kölcsönhatáson alapul: már egyszerű szervetlen foszfátionok jelenlétében is olyan sávos lamelláris morfológiák alakulnak ki, amelyekben az egyes sávok két-két peptidrétegből épülnek fel, melyeket foszfátionok kötnek össze és hidrogénkötések stabilizálnak.

A HUN-REN TTK kutatóinak munkája több szempontból is innovációnak számít: 

egyrészt sikeresen terveztek egy olyan peptid alapú antibiotikumot, amely célzottan a baktériumsejtekhez kötődve in-situ aktiválódik, másrészt ők az elsők, akiknek sikerült közvetlen vizuális betekintést nyerni a baktériumölő peptidek működéséről.