Égető szükség lenne új antibiotikumokra

2014.09.22. 10:13

Az utóbbi években egyre több olyan baktériumtörzs bukkant fel, amely ellenáll a legerősebb antibiotikumoknak is. Amerikai kutatók a géntechnológiát hívják segítségül a legyőzésükre.

A MIT (Massachusettsi Műszaki Egyetem) kutatói új, hatékony fegyvereket fejlesztettek a szuperbaktériumok ellen. Az egyik módszerrel a génsebészet eredményeit felhasználva képesek kiiktatni bármely célgént, és ily módon szelektíven elpusztítani az antibiotikum-rezisztenciáért felelős gént hordozó baktériumokat. A másik módszer segítségével pedig villámgyorsan képesek meghatározni a baktérium azon genetikai jellemzőit, amelyekkel érzékennyé tehetők a különféle antibiotikumokra.

A szuperbaktériumok, köztük a tuberkulózis és a Staphylococcus antibiotikum-rezisztens formái évente több mint 2 millió embert fertőznek meg, és legalább 23 000 halálesetet okoznak világszerte. Égető szükség lenne az új gyógymódokra, illetve gyógyszerekre, ennek ellenére a kutatók csak néhány új antibiotikum-csoportot fedeztek fel az elmúlt évtizedben.

Szuperbaktérium-tenyészetForrás: AFP/Greg Wood

A rezisztencia megszüntetése

A MIT kutatói Timothy Lu vezetésével a géntechnológia oldaláról közelítik meg a kérdést. A legtöbb antibiotikum úgy működik, hogy megzavarja a baktériumok létfontosságú funkcióit, mint amilyen a sejtosztódás vagy a fehérjeszintézis. Néhány baktérium, például a rettegett MRSA (meticillinrezisztens Staphylococcus aureus) vagy a CRE (carbapenemrezisztens Enterobacteriaceae) azonban úgy változott, hogy jószerivel kezelhetetlen a rendelkezésre álló gyógyszerekkel.

A Nature Biotechnology folyóiratban megjelent tanulmány szerint a kutatók azokat a géneket veszik célba, amelyek lehetővé teszik, hogy a baktériumok túléljék az antibiotikus kezelést. Az úgynevezett CRISPR genomszerkesztő rendszer tökéletes módszert jelent e gének felderítésére és kiiktatására.

A CRISPR-t eredetileg a baktériumok immunrendszerét tanulmányozó biológusok fedezték fel. Ebbe egy sor olyan fehérje tartozik, amellyel a baktériumok megvédik magukat a bakteriofágoktól (a baktériumokat megfertőző vírusoktól). E fehérjék egyike, egy DNS-vágó enzim (Cas9) olyan rövid RNS-ekből álló vezető szálakhoz kapcsolódik, amelyek specifikus szekvenciákat céloznak meg. Ezek mondják meg az enzimnek, hol vágjon.

Lu és munkatársai a saját fegyvereiket fordították a baktériumok ellen. Saját vezető RNS-szálakat terveztek, hogy megtámadják az antibiotikum-rezisztenciáért felelős géneket. Ily módon sikerült elpusztítani az antibiotikum-rezisztens baktériumok 99 százalékát.

A módszert egyelőre a viaszmoly ellenálló E. colival fertőzött lárváin próbálták ki, jelentős sikerrel. A következő lépésben az egérkísérletek jönnek, majd kezdődhetnek az embereken végzett klinikai vizsgálatok.

MRSA számítógépes rajzaForrás: Science Photo Library/Pasieka

Villámgyors genetikai elemzés

Az antibiotikum-rezisztencia leküzdésére Lu csoportja egy másik módszert is kidolgozott. Az úgynevezett CombiGEM rendszer lehetővé teszi a kutatók számára, hogy gyorsan és módszeresen felderítsék azokat a genetikai kombinációkat, amelyek érzékennyé teszik a baktériumokat a különféle antibiotikumokra.

A rendszer kipróbálásához Lu és tanítványa, Allen Cheng 34 000 bakteriális génpárból álló könyvtárat hozott létre. Valamennyi gén transzkripciós faktorokat kódol, amelyek más gének kifejeződését szabályozó fehérjék. Mindegyik génpár egyetlen DNS-darabon helyezkedik el, amelyen még mindegyik génhez tartozik egy hat bázispárból álló „vonalkód”. Ezek a vonalkódok lehetővé teszik a kutatók számára a gének gyors azonosítását anélkül, hogy az egész DNS-szálat elemezniük kellene. Ezeket a génpárokat azután tetszés szerint kombinálhatják a kutatók.

A következő lépésben a génpárokat gyógyszerrezisztens baktériumoknak adták be, majd különféle antibiotikumokkal kezelték ezeket. Ha megfelelő génpárokat adtak be a baktériumokba, akkor az antibiotikumok hatásfoka minimum 10 ezerszeres, de akár 1 milliószoros nagyságrendben is megnövekedhettek. Az egyelőre rejtély, hogyan jön létre a génpároknak ez a hatása, de mint Lu mondta, igazán az a fontos, hogy ez a módszer működjön, ráérnek majd később tanulmányozni a folyamat hátterében álló hatásmechanizmusokat.