Baktérie žijúce z hmyzu by mohli poskytnúť nové antibiotiká
Mnoho dnes používaných antibiotík pochádzalo z baktérií, ktoré žijú v pôde. Nedávny výskum teraz ukazuje, že baktérie žijúce na hmyze môžu byť účinnejšie v boji proti bežným superbugom rezistentným na lieky ako baktérie z pôdy.
Vedci z University of Wisconsin-Madison uskutočnili doposiaľ najväčšie a najdôkladnejšie skúmanie antibiotickej aktivity mikróbov, ktoré žijú na hmyz.
Vrcholom novej štúdie je objav nového antibiotika v Cyphomyrmex mravec, čo je brazílsky druh, ktorý chová huby. Vedci pomenovali zlúčeninu cyphomycin.
Laboratórne testy preukázali, že cyfomycín môže bojovať proti plesniam, ktoré porazili väčšinu ostatných antibiotík. Táto zlúčenina tiež liečila plesňovú infekciu u myší bez toho, aby spôsobovala toxické vedľajšie účinky.
V nedávnej dobe Komunikácia o prírode príspevok o týchto zisteniach tím vysvetľuje, že nedostatok nových antibiotík prispieva k rastúcej globálnej hrozbe infekcií rezistentných na antibiotiká.
„Našim systematickým hodnotením,“ poznamenávajú autori, „ukazujeme, že mikrobiómy hmyzu predstavujú sľubný zdroj nových prírodných produktov.“
Rastúca hrozba rezistencie na antibiotiká
Antibiotická rezistencia vzniká, keď infekčné baktérie, huby a iné patogény už nepodľahnú liekom, ktoré ich zvykli zabíjať. Namiesto toho pokračujú v raste.
Infekcie vyvolané patogénmi rezistentnými na antibiotiká si zvyčajne vyžadujú dlhší pobyt v nemocnici a väčší počet následných návštev lekárov. Okrem toho majú liečby zvyčajne vyššie náklady a toxickejšie vedľajšie účinky.
V roku 2018 zverejnila Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) údaje z dohľadu, ktoré potvrdili závažnosť globálnej hrozby, ktorú predstavuje rezistencia na antibiotiká.
Údaje ukazujú, že na celom svete sa niektoré z najbežnejších infekcií stávajú rezistentnými na lieky.
V Spojených štátoch odhadujú Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb (CDC), že baktérie rezistentné na antibiotiká infikujú najmenej 2 milióny ľudí a každoročne spôsobujú 23 000 úmrtí.
Kľúčovou obavou v súvislosti s globálnou krízou rezistencie na antibiotiká je, že typy a počet nových liekov, ktoré sa pripravujú, nebudú dostatočné na prekonanie tejto hrozby.
WHO zopakovala svoje varovanie týkajúce sa tejto skutočnosti v správe z roku 2017. Globálna agentúra uviedla, že väčšina z 51 antibiotík v klinickom vývoji bola „modifikáciou existujúcich tried antibiotík“ a ponúkla by iba krátkodobé riešenia.
Rovnako veľa baktérií v hmyze ako v pôde
Väčšina typov antibiotík, ktoré sa dnes používajú, pochádza z týchto zdrojov Streptomyces baktérie, veľký rod, ktorý sa začal vyvíjať asi pred 400 miliónmi rokov.
Počas tohto obdobia Streptomyces druhy sa vyvinuli a prispôsobili rôznym biotopom, napríklad pôde a hmyzu. Chémia v zlúčeninách, ktoré produkujú baktérie, odráža ich odlišné línie.
Genetické štúdie preukázali, že iba jeden kmeň Streptomyces môže potenciálne produkovať desiatky zlúčenín podobných tým, ktoré sa už používajú ako antibiotiká. Baktérie navyše obsahujú obrovské množstvo „relevantných biosyntetických génov“.
Z týchto dôvodov vedci intenzívne študujú Streptomyces baktérie s očakávaním, že objavia nové lieky na boj proti rezistencii na antibiotiká.
Autori novej štúdie však poukazujú na to, že hľadajú nové antibiotiká v pôde Streptomyces „Do veľkej miery znovuobjaviť známe zlúčeniny.“ Poznamenávajú tiež, že žiadne štúdie systematicky nevyhľadávali mikrobiómy. Preto sa rozhodli zamerať sa na Streptomyces v hmyze.
Zozbierali viac ako 2 500 druhov hmyzu, od mravcov, včiel a múch až po chrobáky, mory, motýle a ďalšie. Asi tretina pochádzala z regiónov s miernym podnebím, ďalšia tretina pochádzala z trópov a zvyšok pochádzal z chladnejších oblastí, napríklad z Arktídy.
Vedci poznamenávajú, že na rozdiel od „prevládajúceho predpokladu“ to Streptomyces druhy sú najhojnejšie zastúpené v pôde, ich nálezy naznačujú, že baktérií je rovnako veľa aj v hmyze.
Baktérie z hmyzu sú silnejšie
Hmyz dal na testovanie viac ako 10 000 kmeňov baktérií. Vedci tiež skúmali 7 000 kmeňov, ktoré pochádzali z pôdy a rastlín.
Nasledovala veľmi silná a intenzívna skupina testov, ktorá zahŕňala viac ako 50 000 testov.
Tím otestoval, ako dobre jednotlivé kmene Streptomyces dokázala zastaviť rast 24 rôznych druhov klíčkov, vrátane tých, ktoré môžu spôsobiť vážne poškodenie, ako napríklad superbug rezistentný na meticilín Staphylococcus aureus (MRSA).
Výsledky to ukázali Streptomyces kmene pochádzajúce z hmyzu boli schopné účinnejšie bojovať proti infekčným baktériám a plesniam ako kmene pochádzajúce z pôdy alebo rastlín.
Tím tiež testoval niektoré zo sľubnejších kmeňov na myšiach. Tieto kmene boli veľmi účinné pri ničení bakteriálnych a plesňových infekcií a iba niektoré z nich mali toxické vedľajšie účinky.
V ďalšej časti štúdie sa vedci zamerali na cyfomycín, protiplesňovú zlúčeninu, v ktorej sa našli Streptomyces baktérie na Brazílčana Cyphomyrmex huba rastúci mravec.
Po analýze chemickej štruktúry cyfomycínu ho vyčistili a preukázali, že dokáže liečiť Candida albicans u myší. C. albicans je huba, ktorá bežne infikuje ľudí s oslabeným imunitným systémom. Tiež sa ukázalo, že táto zlúčenina má u myší málo toxických vedľajších účinkov.
Nechajte hmyz „robiť prieskum“
Tím neprekvapil, keď zistil, že hmyz môže byť bohatým zdrojom nových antibiotík. Prežitie hmyzu závisí od spoločného vývoja s mikróbmi, ktoré pomáhajú bojovať proti patogénom, ktoré sa tiež vyvíjajú.
Vedci tiež poukazujú na to, že pretože baktérie sa vyvinuli spolu s hmyzom, môžu ponúknuť dve výhody. Po prvé, je menej pravdepodobné, že budú toxické, a po druhé, môžu byť účinné proti patogénom rezistentným na lieky.
"Hmyz pre nás robí prieskum," hovorí Cameron R. Currie, profesor bakteriológie a hlavný autor štúdie.
On a jeho kolegovia dospeli k záveru:
"Prísľub súvisiaci s hmyzom." Streptomyces ako nový zdroj antimikrobiálnych látok má potenciál na oživenie stagnujúcich antibakteriálnych a antifungálnych objavov. “
