Élő baktériumokat vetnek be fegyvernek más baktériumokkal szemben barcelonai kutatók. A különböző implantátumok felszínén biofilmet alkotó és nagyon nehezen kiirtható baktériumokat öletnék meg átprogramozott baktériumokkal.

A barcelonai Genomregulációs Központ (Centre for Genomic Regulation) és a Pulmobiotics orvostechnológiai cég munkatársai közösen jelentették be az első „élő orvosság" jellegű gyógymódot az orvosi implantátumok felszínén megtelepedő makacs, antibiotikumnak ellenálló baktériumok leküzdésére.

A kutatók egy közönséges baktériumot megfosztottak kórokozó képességétől, és átprogramozták a kártékony mikrobák megtámadására.

A kísérleti gyógymódot laboratóriumi módszerekkel, valamint testből kivett és a testben lévő fertőzött katétereken tesztelték, és mindhárom esetben sikeresen leküzdötték a biofilmet képző veszélyes baktériumokat.

A közölt adatok szerint a terápiás készítmény bőr alá fecskendezésével a kísérleti egerek 82 százalékában leküzdötték a fertőzést.

Az eredmény fontos előrelépést jelent a beültetett orvosi eszközöket – például katétereket, pacemakereket vagy ízületi protéziseket – érintő fertőzések kezelésében. Az ezeket előidéző baktériumok rendszerint makacsul ellenállnak az antibiotikumoknak, és ezek okozzák a kórházi körülmények között szerzett fertőzések mintegy 80 százalékát.

A Molecular Systems Biology szakfolyóirat legutóbbi számában publikált munkát a katalán La Caixa Alapítvány, az Európai Kutatási Tanács, ez EU Horizon 2020 kutatási és innovációs programjában szereplő MycoSynVac projekt, a Generalitat de Catalunya és az Instituto de Salud Carlos III támogatta.

IllusztrációForrás: AFP

Az újfajta kezelés kimondottan a biofilmeket, vagyis baktériumsejtek felszínhez tapadó és ott réteget képző tenyészeteit támadja. Az orvosi implantátumok ideális növekedési felszínt nyújtanak a biofilmképző baktériumok számára, amelyek ott áthatolhatatlan, mind az antibiotikumok, mind az immunrendszer sejtjei számára megközelíthetetlen bevonatot alkotnak.

A biofilm belsejében élő baktériumok akár ezerszer ellenállóbbak lehetnek az antibiotikumokkal szemben, mint szabadon úszó társaik.

A Staphylococcus aureus a legközönségesebb biofilmképző baktériumok egyike. Az implantátumokat érintő S. aureus-fertőzések nem reagálnak a hagyományos antibiotikumokra, ezért a fertőzött implantátumot gyakran műtéti úton kell eltávolítani, lecserélni. Elméletileg lehetséges volna a baktériumok ellen antitesteket vagy enzimeket bevetni, de ezek túlságosan széles spektrumú kezelések, amelyek nemkívánatos mellékhatásokat okoznak azáltal, hogy a normális sejteket és szöveteket is károsítják.

A kutatók abból indultak ki, hogy ha olyan élő mikroorganizmusokat tudnának kialakítani, amelyek közvetlenül csak a biofilmek fizikai közelségében termelik a szükséges enzimeket, a környező szövetek megkímélésével lehetne megtámadni a makacs baktériumbevonatot. Úgy kalkuláltak, hogy ez a fertőzések kezelésének minden eddiginél biztonságosabb és olcsóbb módja lehetne. A baktériumok ideális szállítóeszköznek kínálkoztak, mivel genomjuk kis méretű és egyszerű genetikai manipulációval módosítható.

A manipuláció alanyának a Mycoplasma pneumoniae nevű közönséges kórokozó baktériumot választották.

Ennek a fajnak nincsen sejtfala, ami megkönnyíti a biofilm-ellenes terápiás molekulák kibocsátását, ugyanakkor segít elkerülni az emberi immunrendszer általi felismerést. Az M. pneumoniae mint vektorszervezet felhasználása melletti további érv, hogy csak kis eséllyel tud mutációk révén új tulajdonságokra szert tenni, és módosított génjeit nem képes géntranszfer útján a közelébe kerülő más mikrobákba átvinni.

Mycoplasma pneumoniae mikroszkópos képeForrás: María Lluch/CRG

Az M. pneumoniae-t először úgy módosították, hogy ne tudjon betegséget okozni. További genetikai manőverekkel elérték, hogy két különböző enzimet termeljen, amelyek feloldják a biofilmet, és megtámadják a belé ágyazott baktériumok sejtfalát. A kutatók olyan módosítást is eszközöltek a vektorbaktériumon, amitől hatékonyabban tudja kiválasztani az antimikrobiális enzimeket.

A kutatócsoport először a prosztetikus légúti csövek felszínén megtelepedő biofilmképző baktériumok ellen szeretné az élő orvosságot bevetni. Az M. pneumoniae természetes módon úgyis a tüdő kolonizálásához alkalmazkodott. „A szintetikus biológián és bioterapeutikumokon alapuló technológiánkat úgy terveztük, hogy a tüdőben történő alkalmazáshoz minden biztonságossági és hatékonysági követelménynek megfeleljen, hiszen első célpontjaink egyikének a légúti fertőzéseket jelöltük ki. A következő kihívásunk a nagyléptékű gyártás beállítása, és reményeink szerint 2023-ban el tudjuk indítani a klinikai vizsgálatokat" – nyilatkozta María Lluch, a Pulmobiotics tudományos igazgatója és a közlemény egyik levelező szerzője.

Hosszabb távon a módosított baktériumokat más betegségekben is alkalmazhatják. „A baktériumok az 'élő orvosság' ideális célba juttatói, mert bármilyen terápiás fehérjét képesek termelni, és azt odaszállítani közvetlenül a betegség helyszínére. A technológia egyik legnagyobb előnye az, hogy ha egyszer elérik célpontjukat, a bakteriális 'rakétahordozók' a terápiás molekula folyamatos és lokalizált forrásául szolgálnak. Mint bármely hordozóeszközt, a baktériumokat is a legkülönbözőbb rakományokkal lehet ellátni, amelyek a legváltozatosabb betegségek ellen lehetnek bevethetők. Így a jövőben számos további alkalmazásra számítunk" – vetítette előre Luis Serrano kutatóprofesszor, a Genomregulációs Központ igazgatója és a tanulmány társszerzője.