Bakterije, ki živijo na žuželkah, bi lahko zagotovile nove antibiotike
Številni antibiotiki, ki se danes uporabljajo, izvirajo iz bakterij, ki živijo v tleh. Zdaj nedavne raziskave kažejo, da bi lahko bile bakterije, ki živijo na žuželkah, učinkovitejše v boju proti običajnim superbugam, odpornim na zdravila, kot pa bakterije iz zemlje.
Znanstveniki z univerze Wisconsin-Madison so izvedli doslej največjo in najbolj temeljito preiskavo antibiotične aktivnosti mikrobov, ki živijo na žuželkah.
Vrhunec nove študije je odkritje novega antibiotika v Cyphomyrmex mravlja, brazilska vrsta, ki goji glive. Raziskovalci so spojino poimenovali cifomicin.
Laboratorijski testi so pokazali, da se cifomicin lahko bori proti glivicam, ki so premagale večino drugih antibiotikov. Spojina je tudi zdravila glivično okužbo pri miših, ne da bi povzročila toksične neželene učinke.
V nedavnem Nature Communications V članku o teh ugotovitvah skupina pojasnjuje, da pomanjkanje novih antibiotikov prispeva k naraščajoči globalni nevarnosti okužb, odpornih na antibiotike.
"Z našo sistematično oceno," ugotavljajo avtorji, "pokažemo, da mikrobiomi žuželk predstavljajo obetaven vir novih naravnih izdelkov."
Naraščajoča nevarnost odpornosti na antibiotike
Odpornost na antibiotike nastane, ko nalezljive bakterije, glive in drugi patogeni ne podležejo več zdravilom, ki so jih ubijala. Namesto tega še naprej rastejo.
Okužbe zaradi povzročiteljev bolezni, odpornih na antibiotike, običajno zahtevajo daljše bivanje v bolnišnici in večje število nadaljnjih obiskov zdravnikov. Poleg tega imajo zdravljenje običajno večje stroške in bolj strupene neželene učinke.
Leta 2018 je Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) objavila nadzorne podatke, ki potrjujejo resnost globalne grožnje, ki jo predstavlja odpornost na antibiotike.
Podatki razkrivajo, da nekatere najpogostejše okužbe po vsem svetu postajajo odporne na zdravila.
V ZDA centri za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC) ocenjujejo, da bakterije, odporne na antibiotike, okužijo vsaj 2 milijona ljudi in vsako leto povzročijo 23.000 smrtnih primerov.
Ključna skrb glede svetovne krize odpornosti na antibiotike je, da vrste in število novih zdravil v pripravi ne bodo zadostovale za premagovanje grožnje.
WHO je opozorilo na to ponovil v poročilu iz leta 2017. Globalna agencija je navedla, da je bila večina od 51 antibiotikov v kliničnem razvoju "modifikacija obstoječih razredov antibiotikov" in bi ponujala le kratkoročne rešitve.
Prav toliko bakterij v žuželkah kot v tleh
Večina vrst antibiotikov, ki se danes uporabljajo, prihaja iz Streptomice velik rod, ki se je začel razvijati pred približno 400 milijoni leti.
V tem obdobju Streptomice vrste so se razvile in prilagodile različnim habitatom, kot so tla in žuželke. Kemija spojin, ki jih bakterije proizvajajo, odraža njihovo različno linijo.
Genetske študije so pokazale, da je le en sev Streptomice bi lahko ustvaril na desetine spojin, podobnih tistim, ki se že uporabljajo kot antibiotiki. Poleg tega bakterije vsebujejo ogromno "ustreznih biosintetičnih genskih sklopov".
Iz teh razlogov znanstveniki intenzivno preučujejo Streptomice bakterij s pričakovanjem, da bodo odkrili nova zdravila za boj proti odpornosti na antibiotike.
Vendar avtorji nove študije poudarjajo, da nova antibiotika iščejo v zemlji Streptomice "Večinoma ponovno odkrijte znane spojine." Ugotavljajo tudi, da nobena študija ni sistematično iskala mikrobiomov. Tako so se odločili, da se osredotočijo na Streptomice pri žuželkah.
Zbrali so več kot 2500 vrst žuželk, od mravelj, čebel in muh do hroščev, moljev, metuljev in še več. Približno tretjina je prišla iz regij z zmernim podnebjem, druga tretjina je prišla iz tropskih predelov, preostala pa iz hladnejših predelov, kot je Arktika.
Raziskovalci ugotavljajo, da v nasprotju s "prevladujočo predpostavko" Streptomice vrst je v tleh največ, njihove ugotovitve kažejo, da je bakterij v žuželkah prav tako veliko.
Bakterije iz žuželk so močnejše
Žuželke so za testiranje dale več kot 10 000 sevov bakterij. Raziskovalci so preučili tudi 7000 sevov, ki so prišli iz tal in rastlin.
Sledila je zelo močna, intenzivna baterija testov, ki je vključevala več kot 50.000 preizkusov.
Ekipa je preizkusila, kako dobro je vsak sev Streptomice je lahko ustavil rast 24 različnih vrst kalčkov, vključno z nekaterimi, ki lahko povzročijo resno škodo, na primer superbug, odporen na meticilin zlati stafilokok (MRSA).
Rezultati so to pokazali Streptomice sevi, ki so prišli iz žuželk, so se lahko močneje borili proti nalezljivim bakterijam in glivam kot sevi, ki prihajajo iz tal ali rastlin.
Skupina je testirala tudi nekatere bolj perspektivne seve pri miših. Ti sevi so bili zelo učinkoviti pri ubijanju bakterijskih in glivičnih okužb, le redki pa so imeli toksične neželene učinke.
V drugem delu študije so se raziskovalci osredotočili na cifomicin, protiglivično spojino, v kateri so našli Streptomice bakterije na brazilski Cyphomyrmex glive rastoča mravlja.
Po analizi kemijske strukture cifomicina so ga očistili in pokazali, da lahko zdravi Candida albicans pri miših. C. albicans je gliva, ki pogosto okuži ljudi z oslabljenim imunskim sistemom. Zdi se, da ima spojina tudi malo strupenih stranskih učinkov pri miših.
Naj žuželke "opravijo iskanje"
Ekipa ni bila presenečena, ko je ugotovila, da so žuželke lahko bogat vir novih antibiotikov. Preživetje žuželk je odvisno od sorazvoja z mikrobi, ki pomagajo v boju proti patogenom, ki se prav tako razvijajo.
Raziskovalci poudarjajo tudi, da bi lahko bakterije, ki so se sočasno razvijale z žuželkami, imele dve prednosti. Prvič, manj verjetno je, da bodo strupeni, in drugič, lahko so učinkoviti proti patogenom, odpornim na zdravila.
"Žuželke iščejo namesto nas," pravi Cameron R. Currie, profesor bakteriologije in višji avtor študije.
S kolegi sklepa:
»Obljuba, povezana z žuželkami Streptomice saj lahko nov vir protimikrobnih zdravil poživi stagnirane cevovode za odkrivanje protibakterijskih in protiglivičnih zdravil. "
