Arktično morje se je izkazalo za potencialno zakladnico novih zdravil

Znanstveniki so v bakterijah Arktičnem morju odkrili nove spojine, ki bi se lahko borile proti okužbam, odpornim na antibiotike, in utrle pot zdravilom naslednje generacije.

Problem odpornosti na antibiotike in nove priložnosti

Antibiotiki so osnova sodobne medicine; brez njih bi bilo zdravljenje okužb in izvajanje operacij izjemno tvegano. Vendar se vsako leto soočamo z naraščajočim problemom bakterijske odpornosti na antibiotike, medtem ko tempo odkrivanja bistveno novih antibiotikov znatno zaostaja.

Raziskovanje novih habitatov

Obstaja razlog za upanje: 70 % vseh odobrenih antibiotikov izvira iz aktinobakterij, ki živijo v tleh, vendar večina habitatov na Zemlji še ni raziskana. Iskanje novih antibiotikov med aktinobakterijami na drugih, slabo raziskanih krajih, kot je Arktično morje, je obetavna strategija. Še posebej, če je mogoče najti nove molekule, ki bakterij ne ubijajo neposredno, ampak zmanjšujejo njihovo virulenco (sposobnost povzročanja bolezni), zaradi česar je težje razviti odpornost in zmanjšati verjetnost stranskih učinkov.

Napredne metode presejanja razkrivajo nove spojine

»V naši študiji smo uporabili visoko občutljive presejalne teste (FAS-HCS) in translokacijske teste Tir, da bi specifično identificirali protivirusne in antibakterijske spojine iz izvlečkov aktinobakterij,« pravi dr. Päivi Tammela, profesorica na Univerzi v Helsinkih na Finskem in glavna avtorica študije, objavljene v reviji Frontiers in Microbiology. »Našli smo dve različni spojini: velik fosfolipid, ki zavira virulenco enteropatogene E. coli (EPEC), ne da bi vplival na njeno rast, in spojino, ki zavira rast bakterij, obe iz aktinobakterij, izoliranih iz Arktičnega oceana.«

Za analizo kandidatov za zdravila je ekipa izvedla avtomatiziran presejalni sistem, zasnovan za delo s kompleksnimi mikrobnimi izvlečki. Raziskovalci so razvili nov nabor metod, ki jim omogočajo hkratno testiranje protivirusnih in antibakterijskih učinkov stotin neznanih spojin. Za tarčo so izbrali sev EPEC, ki povzroča hudo drisko pri otrocih, mlajših od petih let, zlasti v državah v razvoju.

Odkritje protivirusnih in antibakterijskih spojin

Preučene spojine so bile pridobljene iz štirih vrst aktinobakterij, izoliranih iz nevretenčarjev, zbranih v Arktičnem morju ob Svalbardu med odpravo norveške raziskovalne ladje Kronprinz Haakon avgusta 2020. Bakterije so nato gojili, celice ekstrahirali in njihovo vsebino ločili v frakcije. Vsaka frakcija je bila in vitro testirana na prisotnost EPEC na celicah kolorektalnega karcinoma.

Raziskovalci so odkrili dve prej neznani spojini z različnima biološkima delovanjema: eno iz neznanega seva (T091-5) rodu Rhodococcus in drugo iz neznanega seva (T160-2) rodu Kocuria. Spojina iz seva T091-5, identificirana kot velik fosfolipid, je pokazala močan antivirulenten učinek z zaviranjem nastajanja aktinskega podstavka in vezave EPEC na receptor Tir na površini gostiteljske celice. Spojina iz seva T160-2 je pokazala močne antibakterijske lastnosti, ki zavirajo rast bakterij EPEC.

Obetavni rezultati in naslednji koraki

Podrobna analiza je pokazala, da fosfolipid iz seva T091-5 ni zaviral rasti bakterij, zaradi česar je obetaven kandidat za protivirusno zdravljenje, saj zmanjšuje verjetnost razvoja odpornosti. Hkrati je spojina iz seva T160-2 zavirala rast bakterij in bo nadalje preučena kot potencialni nov antibiotik.

Za izolacijo in identifikacijo teh spojin so bile uporabljene metode HPLC-HR-MS2. Molekulska masa fosfolipida je bila okoli 700 in je motila interakcijo med EPEC in gostiteljskimi celicami. »Naslednji koraki vključujejo optimizacijo pogojev gojenja za proizvodnjo spojin in izolacijo zadostnih količin vsake spojine za nadaljnjo karakterizacijo njihove strukture in biološke aktivnosti,« je dodal Tammela.