Badanie ciemnej strony Staph aureus, bakterii odpornej na wiele leków - nawet te, które jeszcze nie zostały przetestowane u ludzi.

20 lutego 2025 funkcja

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym i politykami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, jednocześnie zapewniając wiarygodność treści:

zweryfikowane fakty

publikacja z recenzją przez naukowców

zaufane źródło

sprawdzona wersja

przez Delthia Ricka, Phys.org

Brytyjski lekarz i mikrobiolog Alexander Fleming, odkrywca penicyliny prawie 100 lat temu, jako pierwszy ostrzegał przed zagrożeniami związanymi z opornością na antybiotyki.

W swoim przemówieniu podczas odbierania Nagrody Nobla w 1945 roku, 27 lat po dokonaniu przełomowego odkrycia, Fleming ostrzegł świat przed potencjalnie mroczną przyszłością swojego cudownego leku w przypadku nadużywania lub nadmiernej eksploatacji. Było to ostrzeżenie, które zapowiadało problemy związane z obszernym segmentem farmakopei znanej jako środki przeciwdrobnoustrojowe.

Obecnie mikrobiolodzy z Węgier i Chin współpracują, aby przewidzieć odporność na leki wśród szczepów Staphylococcus aureus po ekspozycji na antybiotyki w fazie rozwoju farmaceutycznego - leków, które jeszcze nie trafiły na rynek.

Podobne badania prowadzone były w Stanach Zjednoczonych, dotyczące S. aureus i wielu innych gatunków bakterii, ale zostały one przerwane w związku z przejściem administracji Trumpa.

S. aureus to Dr. Jekyll i Mr. Hyde świata mikroorganizmów. Istnieje on szkodliwie na skórze i w nozdrzach, jest to bakteria kommensalna będąca częścią mikrobiomu ludzkiego. Ale istnieje także jako patogen oporny na leki, a mikrobiolodzy stwierdzili, że wiele z tych bakterii jest opornych na wiele antybiotyków.

Co więcej, wspólny zespół z Węgier i Chin ponawia ostrzeżenie Fleminga i dodaje XXI-wieczny zwrot do jego obaw. Patogenne szczepy S. aureus nie tylko są odporne na wiele antybiotyków dostępnych na półkach aptek, ale szybko nabierają odporności na potencjalne antybiotyki w fazie rozwoju, odpychając leki zanim zostaną przetestowane na ludziach.

'Ciągły wzrost oporności na antybiotyki jest poważnym problemem globalnym i został porównany do pandemii,' pisze dr Ana Martins z Jednostki Biologii Syntetycznej i Systemów w Centrum Badań Biologicznych w Szeged, na Węgrzech. Martins jest główną autorką nowego badania oporności na antybiotyki opublikowanego w czasopiśmie Science Translational Medicine.

'Kilka kandydatów na antybiotyki jest w fazie rozwoju przeciwko Gram-dodatnim patogenom bakteryjnym, ale ich długotrwałe zastosowanie jest niejasne,' kontynuowała Martins, zauważając, że antybiotyki w fazie rozwoju mogą stać się bezużyteczne zanim trafią na rynek farmaceutyczny. Wiele gatunków bakterii ogólnie - i wiele odmian S. aureus w szczególności - ma genetyczne zdolności do szybkiego pokonywania leków.

Wszystkie szczepy S. aureus są częścią dużej grupy gatunków bakterii zwanych Gram-dodatnimi ze względu na sposób reakcji na barwienie laboratoryjne, takie jak fiolet krystaliczny. Są one odróżniane od bakterii Gram-ujemnych - prawdziwego ogrodu patogenów - przez grubość swoich ścian komórkowych. Bakterie Gram-dodatnie mają grubą ścianę peptydoglikanową i wydają się fioletowe po zabarwieniu; bakterie Gram-ujemne stają się różowe.

Szczep S. aureus jest natychmiast rozpoznawalny pod mikroskopem: skupiska kulistych bakterii, które po zabarwieniu fioletem krystalicznym przypominają skupiska winogron. Niezabarwione są to te same kuliste skupiska, ale o żółto-złotej barwie, stąd nazwa 'aureus,' łacińskie słowo oznaczające złoty.

Odkryj najnowsze trendy w nauce, technologii i kosmosie z ponad 100 000 subskrybentami, którzy polegają na Phys.org codziennie. Zapisz się na nasz darmowy biuletyn i uzyskaj aktualizacje dotyczące przełomów, innowacji i badań, które mają znaczenie - codziennie lub co tydzień.

Badania Martins i jej zespołu współpracowników miały na celu zidentyfikowanie mechanizmów biologicznych, które powodują oporność. Badania dotyczyły również innego pytania: Dlaczego niektóre nowo zatwierdzone antybiotyki początkowo odnoszą sukces, ale w niektórych przypadkach stają się problematyczne pod wpływem neutralizującej mocy S. aureus?

'Doskonałym przykładem jest dalbavancin, opcja leczenia dla pacjentów zakażonych metycylinoopornym Staphylococcus aureus, MRSA,' twierdziła Martins.

'Mimo około dekady intensywnych badań i znacznego finansowania, oporność na dalbavancin pojawiła się w zaledwie dwa lata po wprowadzeniu go na rynek, zagrażając całemu przedsięwzięciu i podkreślając chwiejną naturę walki z opornością bakteryjną.'

Żeby zrozumieć zdolność S. aureus do stania się opornym na leki zagrożeniem, ważne jest zauważenie, że jest to część ogromnego, złożonego rodzaju. Zidentyfikowano ponad 30 typów bakterii Staphylococcus.

Podczas gdy S. aureus rośnie szkodliwie na skórze i w górnych drogach oddechowych, patogenny S. aureus może być potężną przyczyną zakażeń skóry i krwi, zapalenia płuc, zatrucia pokarmowego, zapalenia wsierdzia, infekcji kości oraz zespołu wstrząsu toksycznego.

Jego patogenna strona jest wynikiem czynników zjadliwości, które pozwalają mu omijać obronne mechanizmy odpornościowego systemu, zwłaszcza gdy rany czy inne głębokie rany naruszają skórę i głębsze tkanki. Jak podkreślają Martins i współpracownicy, każda komórka bakteryjna nosi także wiele ruchomych elementów genetycznych, które pozwalają na szybką adaptację do nowych środowisk i zdobywanie nowych cech.

Aby określić, czy mogą przewidzieć pojawienie się oporności na antybiotyki, Martins i współpracownicy zbadali, w jaki sposób S. aureus oddziaływał na osiem eksperymentalnych oraz niedawno zatwierdzonych antybiotyków. Zespół również zbadał, dlaczego S. aureus oparł się dobrze ugruntowanym lekom, takim jak dalbavancin.

Zespół odkrył, że oporność mogła być przewidziana na podstawie mutacji genów obecnych w ogólnej populacji S. aureus, wyniku obfitości ruchomych elementów genetycznych, które mogą być udostępniane w koloniach bakteryjnych.

Kiedy Martins i jej współpracownicy wystawili bakterie na leki, mikroby były w stanie z łatwością pokonać leki. Oporność na antybiotyki zaczęła się rozwijać na skutek selekcji istniejących wcześniej wariantów genetycznych, stwierdził zespół.

"Porównaliśmy profile oporności trzech antybiotyków z długą historią kliniczną ze sobą oraz z pięcioma antybiotykami obecnie w fazie rozwoju lub które zostały niedawno wprowadzone do praktyki klinicznej" - wyjaśniła Martins. "Najnowsze antybiotyki wykazują silną aktywność przeciwko szeregowi bakterii Gram-dodatnich i stanowią potencjalne opcje leczenia zakażeń wywołanych przez S. aureus opornych na leki."

Z wyjątkiem jednego antybiotyku, który wciąż był w fazie badawczej, lek znany jako SCH79797, S. aureus odrzucił każdy eksperymentalny oraz niedawno zatwierdzony antybiotyk przetestowany przez zespół badaczy. Naukowcy byli zaskoczeni, że S. aureus odrzucił dwa potencjalne antybiotyki, afabacin i teixobactin, pomimo niezwykłych nadziei na ich sukces.

Oporność na antybiotyki jest jednym z najpilniejszych wyzwań dla świata medycznego, zgodnie z informacjami Światowej Organizacji Zdrowia, a powodem, dla którego Martins i współpracownicy porównali kryzys oporności jako pandemię. Żadnego regionu świata nie oszczędziły antybiotyki, które nie są w stanie pokonać opornych bakterii.

WHO oficjalnie oświadczyła, że problem jest tak krytyczny, że oporność na leki stanie się główną przyczyną zgonów do 2050 roku, chyba że teraz zostaną opracowane rozwiązania.

Zmartwiającą sytuacją, która została podkreślona w publikacji naukowej, jest brak wystarczającej liczby leków przeciwbakteryjnych w procesie rozwoju farmakologicznym. Firmy farmaceutyczne na całym świecie zakończyły swoje programy badawcze nad antybiotykami, pozostawiając klinicystom niewiele opcji. Następnym najlepszym krokiem, według Martina i jej współpracowników, jest ocena leków przed ich zatwierdzeniem do powszechnego użytku.

"Nasza praca podkreśla wagę przewidywania przyszłej ewolucji oporności na kandydatów na antybiotyki we wczesnej fazie rozwoju leku" - podsumowuje Martins.

Więcej informacji: Ana Martins et al, Antybiotyki kandydujące do zakażeń bakteryjnych Gram-dodatnich wywołują wielolekową oporność, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adl2103

Informacje o czasopiśmie: Science Translational Medicine

© 2025 Science X Network