A neandervölgyi DNS-ből készítettek új antibiotikumot

A bakteriális fertőzések elleni, véget nem érő küzdelemben a tudósok egy valószínűtlen szövetségest találtak: a rég kihalt neandervölgyieket. A Pennsylvaniai Egyetem tudósai felfedezték ősi rokonaink archaikus genetikai kódját, amivel feltártak egy potenciális gyógyszeripari aranybányát: egy újfajta antibiotikumot, amelyet a neandervölgyi DNS-ből építettek fel.

Fejlődő rezisztencia

A penicillin megjelenése óta az antibiotikumok a bakteriális betegségek elleni védekezésünk sarokköveit jelentik. A baktériumok azonban „ravasz ellenfelek", amelyek rezisztenciát fejlesztenek ki a gyógyszereinkkel szemben, fokozva ezzel a biológiai fegyverkezési versenyt. Ezt a rideg valóságot támasztja alá a Betegségellenőrzési és Megelőzési Központ (CDC) figyelmeztetése is, amely az antibiotikumokkal való visszaélés miatt egy közelgő „poszt-antibiotikus korszakra" figyelmeztet.

Egy 2022-ben közzétett, szisztematikus elemzés szerint (a becslések szerint) 1,3 millió haláleset tulajdonítható közvetlenül az antimikrobiális rezisztenciának csak 2019-ben, többségük Afrikában és Ázsiában, a szubszaharai térségben.

Egyre több baktérium áll ellen az antibiotikumoknak Forrás: Pinterest

Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) jelentése szerint a kórházi véráramfertőzésekért felelős baktériumok több mint fele (konkrétan a Klebsiella pneumoniae és az Acinetobacter) már több gyógyszerrel szemben is rezisztens. Ezek

a fertőzések különösen súlyosak, és általában a rendelkezésre álló legerősebb antibiotikumokkal, úgynevezett karbapenemekkel kell kezelni őket.

A Cell Host & Microbe folyóiratban publikált, új tanulmány azt találta, hogy a Klebsiella pneumoniae által okozott véráramfertőzések nyolc százaléka még ezekre az erős gyógyszerekre sem reagál.

Jurassic Park, az antibiotikumokért

Még a hagyományosan rutinszerűen antibiotikumokkal kezelt gyakori bakteriális fertőzések is aggasztó mértékű rezisztenciát mutatnak. A Neisseria gonorrhoeae, a széles körben ismert, szexuális úton terjedő gonorrhoea fertőzésért felelős baktérium

az esetek több mint 60 százalékában rezisztenciát fejlesztett ki a ciprofloxacinnal, egy általában szájon át felírt antibiotikummal szemben.

Az E. coli, amely jellemzően a húgyúti fertőzések okozója, szintén riasztóan ellenállóvá vált. Az E. coli esetek több mint 20 százaléka nemcsak az elsődleges antibiotikumokkal (ampicillin és co-trimoxazol) szemben mutat rezisztenciát, hanem a másodlagos „védelmi vonallal", a fluorokinolonokkal szemben is, amelyeket általában a nehezebb esetekre tartogatnak.

Egy neandervölgyi koponyája Forrás: AFP/Stephane De Sakutin

Mivel a gyógyszerrezisztens fertőzések a halálozási arány növekedésével fenyegetnek, az új antibiotikumok keresése kritikusabbá vált, mint valaha.

Ezt a sürgetést szem előtt tartva néhány tudós a mesterséges intelligenciához (AI) fordult segítségért, akik lényegében gépi tanulási algoritmusokat alkalmaztak az emberi genom átvizsgálására, hogy több ezer fehérjét szűrjenek át, és hogy azonosítsák azokat, amelyek képesek lehetnek a fertőzések leküzdésére. Ezek

a kis molekulák, vagyis peptidek, alkotják ugyanis immunrendszerünk védekezésének első vonalát.

A Pennsylvaniai Egyetem kutatói ezt a megközelítést alkalmazva több mint 2500 antimikrobiális peptidet azonosítottak az emberi DNS-ben. Úgy tűnik, ezek közül néhányat új gyógyszerkészítményekké lehetne alakítani, amelyek még a legstrapabíróbb baktériumokat is semlegesíthetnék, amelyek jelenleg nem reagálnak az antibiotikumokra.

Megalkották a „molekuláris antikihalás" kifejezést

A „kincsvadászat" itt azonban még nem ért véget és az eredmények mindenkit elgondolkodtattak: vajon milyen baktériumölő peptidek lapulhatnak kihalt rokonaink genomjában? A kutatók így ugyanazt a panCleave néven ismert AI-modellt alkalmazták a neandervölgyiek és a gyenyiszovai ember genomjára. Ez

a kísérlet vezetett végül a találóan neanderthalin-1-nek nevezett peptid felfedezéséhez, amelyet egy olyan, aprólékos technikával szintetizáltak, amely egymás után kapcsolja össze az aminosavakat.

Amikor a kutatók szintetizálták a neanderthalin-1-et és egerek bőrfertőzése ellen alkalmazták, az működött. A „neandervölgyi alapú" gyógyszer ráadásul vetekedett a modern antibiotikum, a Polymyxin B teljesítményével.

A gyenyiszovai ember rekonstrukciója Forrás: News.com.au

Ez teljesen új dolog, amire kitaláltuk a „molekuláris antikihalás" kifejezést, és ez az első lektorált tanulmány, amely ezt leírja

– mondta César de la Fuente, a tanulmány társszerzője a Voxnak, amit a ZME Science online tudományos portál idéz. – Szóval ez nagyon izgalmas számunkra.

Hozzátette: a tanulmány mélyreható emlékeztetőül szolgál az élet időbeli összefonódására, a neanderthalin-1 peptid pedig távoli rokonaink ajándékaként tűnik fel.

Bár még nem vált klinikai valósággá, az ebben rejlő lehetőségek lenyűgözőek.

Fontos azonban megjegyezni, hogy ez a kutatás a kezdeti szakaszban van. A neandertalin-1 hatékonyságát emberekben még nem határozták meg. Az is aggodalomra ad okot, hogy a kórokozók gyorsan rezisztenssé válhatnak az ősi DNS-ből származó gyógyszerekkel szemben. Mindazonáltal az eredmények jelentős lépést jelentenek az innovatív antibiotikumok felé, illusztrálva az ősi genetikai felismerések és a modern mesterséges intelligencia technológia összeolvadását.