Wytrwałość wobec działania antybiotyków to mechanizm obronny bakterii oraz zagrożenie dla antybiotyków. Twórcy finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu COMBATTB opracowali nowatorskie narzędzie służące do badania wytrwałości bakteryjnej w przypadku gruźlicy.

W różnych stresowych warunkach, takich jak narażenie na antybiotyki, podgrupa bakterii wykazuje zdolność do krótkotrwałego wytrzymywania takiego stresu oraz odżywania, gdy warunki powrócą do normy. Zjawisko to nosi nazwę wytrwałości wobec działania antybiotyków. Nie należy mylić go z antybiotykoopornością, w przypadku której komórki przekazują potomstwu swoją zdolność do wzrostu w obecności antybiotyku. Wytrwałość podkreśla heterogeniczność fenotypową w kulturze bakteryjnej podatnej na antybiotyki i odpowiada za nawrót infekcji.

Nowatorskie metody badania wytrwałych bakterii

Wytrwałość wobec działania antybiotyków ma poważne konsekwencje kliniczne, w tym wydłużony czas leczenia gruźlicy, nawroty choroby oraz powstawanie antybiotykooporności. Mimo to niewiele wiadomo na temat mechanizmów leżących u podstaw zjawiska wytrwałości.

Zakres prac realizowanych w ramach projektu COMBATTB obejmował opis funkcjonalny mechanizmów molekularnych wykorzystywanych przez wytrwałe bakterie w celu przetrwania narażenia na śmiertelne stężenia antybiotyków. Badanie uzyskało wsparcie z programu działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) i ułatwiło opracowanie metod identyfikacji i izolacji wytrwałych bakterii. „Kluczowym problemem w identyfikacji wytrwałych bakterii jest to, że standardowe badania kliniczne podatności na antybiotyki nie oceniają wytrwałości”, wyjaśnia stypendystka MSCA, Helene Botella.

Wytrwałe bakterie trudno jest badać, ponieważ dostępne procedury eksperymentalne również zostają wzbogacone o oporne komórki, które rozwijają się w obecności antybiotyku i szybko zyskują przewagę liczebną nad komórkami, u których nie zachodzi wzrost. Zespół naukowy opracował metodę „izolacji niepodlegających podziałowi komórek za pośrednictwem rekombinacji” (ang. recombination-mediated isolation of non-dividers, ReMIND). Metoda ta umożliwia skuteczne odseparowanie wytrwałych bakterii od opornych bakterii. Bazuje ona na zdolności populacji wytrwałych do zachowania określonych szlaków fenotypowych w przypadku narażenia na antybiotyk (w przeciwieństwie do antybiotykoopornych bakterii).

Wdrożenie ReMIND w leczeniu gruźlicy

Botella zweryfikowała metodę ReMIND w odniesieniu do prątków gruźlicy, etiologicznego nośnika gruźlicy. To potężne narzędzie pozwoliło na poznanie mechanizmów molekularnych, dzięki którym wytrwałe bakterie mnożą się w trakcie infekcji. „Opracowanie tej metody na potrzeby wyizolowania przetrwałych prątków gruźlicy in vitro oraz w fizjologicznym kontekście biologicznym jest dużym osiągnięciem”, podkreśla Botella.

Blokowanie szlaków sprzyjających tworzeniu się wytrwałych komórek może skrócić czas leczenia, co jest szczególnie ważne w kontekście gruźlicy. Leczenie wiąże się zwykle z podawaniem złożonego połączenia leków i trwa co najmniej sześć miesięcy, przy czym nawroty choroby nie są rzadkością.

Stypendystka ujawnia plany opierające się na dalszym wykorzystaniu ReMIND do wyjaśnienia szlaków gospodarza biorących udział w zjawisku wytrwałości wobec działania antybiotyków. W szczególności Botella pragnie zrozumieć, w jaki sposób odporność gospodarza, w tym makrofagi (preferowana nisza dla prątków gruźlicy) przyczyniają się do wytrwałości prątków.

Według Botelli: „Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe utrudnia nie tylko leczenie gruźlicy, ale też innych infekcji, przez co stają się one zagrożeniem dla zdrowia ludzi, co pociąga za sobą oczywiste skutki społeczno-gospodarcze”. Na podstawie uzyskanych niedawno dowodów można stwierdzić, że w 2019 roku oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe przyczyniła się do śmierci blisko 1,3 miliona osób. Brak jednak dowodów na to, na ile wytrwałość wobec działania antybiotyków miała w tym swój udział.

Wyniki uzyskane w projekcie COMBATTB oferują bardzo ważne informacje na temat powstawania wytrwałości prątków gruźlicy, mogą też utorować drogę do znalezienia leków zdolnych do zabijania wytrwałych bakterii. Dodatkowo ReMIND może pomóc w opracowywaniu narzędzi diagnostycznych w celu zapobiegania powstawaniu genetycznej oporności gruźlicy, tym samym oferując skuteczniejsze zarządzanie stosowanymi obecnie metodami leczenia.

© Unia Europejska, [2022] | źródło: CORDIS