Screenshot: YouTube

IVAN ĐIKIĆ i njegovi suradnici sa Sveučilišta Goethe u Frankfurtu otkrili su važan mehanizam kojim bakterije oštećuju stanice i razvili prvo oružje kojim se on može blokirati.

Ovo otkriće, predstavljeno u prestižnom časopisu Nature, daje nadu da bi znanstvenici mogli pronaći nove efikasne metode za borbu protiv jednog od najvećih problema u suvremenoj medicini – razvoja rezistencije bakterija na antibiotike.

Postantibiotska era

Posljednjih godina medicinski stručnjaci sve glasnije upozoravaju na nagli porast broja bakterija koje postaju rezistentne na najsnažnije antibiotike te na mogućnost da svijet uđe u tzv. postantibiotsku eru. Dva su ključna razloga za ovaj problem. Prvi je ljudski nemar u korištenju antibiotika, među ostalim i u uzgoju stoke i kod prehlada koje su virusne bolesti, što znači da antibiotici na njih ne djeluju. Drugi je to što se posljednjih 30-ak godina vrlo rijetko otkrivaju istinski novi antibiotici. Njihovo zlatno doba bilo je od 1950. do 1960. kada je otkriveno oko 50 posto svih antibiotika koje i danas koristimo. U međuvremenu brojne bakterije razvile su rezistenciju. 

Bivša savjetnica britanske vlade za zdravlje Dame Sally Davies digla je u siječnju 2013. veliku uzbunu kada je za medije objavila da rezistencija bakterija na antibiotike predstavlja prijetnju čovječanstvu sličnu kao i globalno zatopljenje ili terorizam.

Danas se gotovo nitko više ne sjeća kako je izgledao život prije nego što je škotski biolog Alexander Fleming 1928. otkrio prvi antibiotik. Do tada je gotovo svaki porod bio opasan po život baš kao i svaka operacija. Umiralo se od rana ili upala koje se danas, zahvaljujući antibioticima, doživljavaju kao bezopasne.

Iste godine Arjana Tambić Andrašević, voditeljica referentnog centra Ministarstva zdravlja za praćenje rezistencije na antibiotike u klinici Fran Mihaljević, upozorila je da je Hrvatska pri samom europskom vrhu po uporabi antibiotika i rezistenciji na njih.

Novi pristup

U novom izvješću Đikić i njegovi suradnici tumače da danas postoje dva glavna pristupa u borbi protiv infekcija. Jedan od njih ide za smanjenjem oštećenja koja na stanicama bolesnika izazivaju bakterije uz pomoć mehanizama koji blokiraju procese koji uzrokuju takva oštećenja.

Đikićev laboratorij na ovom pristupu radi već desetak godina.

"Vjerujemo da možemo pronaći nova liječenja koja će pomoći konvencionalnim antibioticima tako što će pametno dizajniranim lijekovima ciljano djelovati na specifične skupine bakterijskih efektora. Na taj način patogena oštećenja mogu se smanjiti, a to može pomoći bolesniku da lakše podnosi bakterijsku infekciju. To je relativno novo područje koje privlači sve veću pozornost medicinske zajednice“, rekao je Đikić.

Djelovanje potvrđeno u laboratoriju

Kako bi dokazao da je taj pristup dobar način borbe s bakterijama, Đikićev tim proveo je istraživanja na legionelli koja može uzrokovati upalu pluća, a posebno je opasna za ljude oslabljenog obrambenog sustava.

Tim je 2016. otkrio nove enzimske mehanizme koje legionella koristi kako bi uspostavila kontrolu nad stanicama domaćina.

"Pokazali smo da legionellin enzim SdeA djeluje kao toksični bakterijski efektor. On potiče širenje bakterije tako što cilja ubikvitinski sustav, jedan od snažnih mehanizama zaštite stanica od stresa“, objasnio je član Đikićeva tima dr. Sagar Bhogaraju.

Novi važan proboj

U novom istraživanju tim je napravio veliki novi korak razotkrivši atomsku strukturu enzima SdeA.

"Enzim je uistinu jedinstven, a katalizira reakciju u mehanizmu koji se sastoji od dva koraka“, rekla je dr. Sissy Kalayil, jedna od vodećih znanstvenica na projektu.

"Naši su rezultati vrlo zanimljivi jer otkrivaju atomske detalje ovog mehanizma i čine mogućim pametno dizajniranje njegovih inhibitora“, dodala je.

U novom istraživanju tim je također otkrio kako taj bakterijski efektor odabire proteine u stanicama domaćina pričvršćivanjem ubikvitina na njih. Uspio je razviti i prvi inhibitor koji to djelovanje blokira in vitro.

"Naše temeljno otkriće omogućilo nam je da dokažemo da se na te enzime može djelovali lijekovima“, rekao je Đikić

"Naglasio bih važnost timskog rada u laboratoriju, a posebice briljantnih mladih znanstvenika Sagare Bhogarajua i Sissy Kalyil koji su na originalan način riješili atomsku strukturu SdeA enzima te vrlo brzo pripremili mutante u genomu bakterije i dokazali da više nisu bile sposobne širiti se u imunološkim stanicama čovjeka. Iako je prerano govoriti hoće li ta vrsta inhibitora na kraju postati i lijek, ovo rano otkriće otvara potpuno nove pristupe u borbi protiv legionelle, ali potencijalno i brojnih drugih bakterija", objasnio je za Index Đikić.

Čudesna sposobnost širenja otpornosti bakterija

Bakterije su kroz svoju evoluciju razvile izuzetno efikasan način prilagodbe na antibiotike. Na taj problem upozorio je sam otac antibiotika Alexander Fleming prilikom dodjele Nobelove nagrade. Ovu sposobnost bakterije mogu zahvaliti vrlo kratkom životnom ciklusu, ali i jedinstvenom mehanizmu kojim rezistenciju mogu širiti među sobom, a koji se naziva horizontalnim prijenosom. Naime, bakterije otpornost na antibiotike ne prenose isključivo nasljednim putem. One je, kada je jednom razviju, mogu dijeliti među sobom, čak i među vrstama koje se međusobno jako razlikuju.

To im omogućuje činjenica da imaju dva dijela genoma – jedan je smješten u kromosomskoj DNK, a drugi u odvojenim, manjim plazmidima. Gene koji završe u plazmidima bakterije s lakoćom prenose drugim bakterijama običnim kontaktom, tzv. konjugacijom.