Nová zbraň proti rezistentním infekcím

Objev antibiotik znamenal revoluci v lékařské péči – bakteriální infekce se najednou staly léčitelnými. Bakterie se však dovedou rychle přizpůsobovat a kvůli mutacím získávají proti jednotlivým antibiotikům rezistenci.¹⁾ Problém je tak velký, že Světová zdravotnická organizace zařadila antimikrobiální rezistenci na seznam největších zdravotních hrozeb světa [1].

V seznamu nejnebezpečnějších bakterií figuruje také několik koků, mezi nimi zlatý stafylokok (Staphycoloccus aureus) s rezistencí na meticilin, pneumokok (Streptococcus pneumoniae) s rezistencí na penicilin a střevní enterokok (Enterococcus faecalis) s rezistencí na vankomycin. Infekce těmito rezistentními kmeny jsou nyní neléčitelné a často smrtelné. Nejzávažnější hrozbu představuje první jmenovaný, zlatý stafylokok rezistentní na meticilin a často i na mnohá další antibiotika, známý pod zkratkou MRSA. Infikuje nejčastěji otevřené rány po úrazech nebo operacích, a to i v nemocnicích s přísnými hygienickými pravidly po celém světě. Vyvinout nové typy antibiotik, které by rezistenci koků vůči stávajícím antibiotikům překonaly, bohužel není snadné. Mnou vedený výzkum se o to pokouší – s kolegy se zaměřujeme na nový mechanismus, jímž lze bakteriální buňky zabíjet [2, 3].

RNDr. Adéla Melcrová, Ph.D.,

(*1989) vystudovala biofyziku na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze a získala doktorát za práci na buněčných membránách v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Od roku 2019 působí v nizozemském Groningenu (nejprve na univerzitě, nyní v Univerzitním medicínském centru), kde zkoumá antibiotika působící na povrchu buněk a aplikuje své poznatky na léčbu rezistentních bakteriálních infekcí a zlepšování účinků léčiv proti rakovině.

Antibiotikum AMC-109, vyvinuté norskou farmaceutickou firmou Amicoat AS, funguje neotřelým způsobem [3]. Bakterie má v membráně funkční ostrůvky tvořené speciálními lipidy a bílkovinami [4]. Tyto ostrůvky fungují jako senzory pro děje v okolí a přenášejí signál dál do bakteriální buňky, která pak na tyto podněty reaguje. Bílkoviny v ostrůvcích budují vnější obálku bakterie, organizují distribuci dalších látek vytvořených uvnitř bakterie a řídí také vylučování odpadních látek. Molekuly AMC-109 jsou malé a spontánně se spojují do shluků s kladným elektrickým nábojem. Tyto shluky jsou velice stabilní ve vodě a nenapadají lidské buňky. Bakterie je však nabitá záporně, a shluky antibiotik proto přitahuje. Antibiotika se přimknou k povrchu bakterie, zasunou se do její membrány a funkční ostrůvky rozpouštějí (obr. 1).

1. Membrána extrahovaná z bakterie zlatého stafylokoka leží naplocho na tvrdé podložce. Světlejší barva znamená tlustší membránu. Bakteriální membrána obsahuje funkční membránové ostrůvky (bílé šipky, světle žlutá barva). Ve zdravé membráně se tyto ostrůvky rychle pohybují. Přidání antibiotika AMC -109, zobrazené jako shluk antibiotických molekul, vede nejprve k agregaci funkčních ostrůvků a následně k jejich rozpuštění.

Upraveno z [3]

Rozpuštění funkčních membránových ostrůvků představuje zcela nový způsob léčby bakteriálních infekcí, vůči kterému si bakterie těžko vyvine rezistenci. Běžná antibiotika většinou blokují jeden konkrétní cíl. Penicilin a meticilin například blokují bílkovinu tvořící vnější obal bakteriální buňky. Rezistentní bakterie včetně MRSA si vyvinuly zmutovanou verzi této bílkoviny, na kterou se penicilin a meticilin jednoduše nemohou navázat. Rozpouštění funkčních membránových ostrůvků pomocí AMC-109 však necílí na jednu konkrétní bílkovinu. Cílem je celá bakteriální membrána, na což je pro bakterii mnohem těžší se adaptovat. Prozatímní výsledky ukazují, že bakterie si opravdu rezistenci proti AMC-109 nedokážou vytvořit a navíc je toto slibné antibiotikum aktivní i proti mnoha kokům, jejichž infekce jsou nyní považovány za neléčitelné.

AMC-109 je již v pokročilé fázi klinických testů pro ošetřování otevřených ran [5]. Pokud klinickým hodnocením úspěšně projde, jeho zavedení do lékařské praxe snad zamezí rozvoji infekcí v ranách, které mohou vést k celkové otravě krve. AMC-109 navíc není jediné antibiotikum, které bakterie napadá tímto nově popsaným způsobem. Dalším takovým antibiotikem je N-alkylamid 3d [2] vyvinutý na Pekingské univerzitě. Obě tato antibiotika tedy přinášejí naději pro všechny pacienty s rezistentními kokovými
infekcemi.

[1] Tacconelli E. et al.: Lancet Infect. Dis., 2018, DOI: 10.1016/S1473-3099(17)30753-3

[2] Melcrová A., Klein C., Roos W. H.: Nano Lett., 2024, DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01873

[3] Melcrová A. et al.: Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-39726-5

[4] López D., Kolter R.: Genes Dev., 2010, DOI: 10.1101/gad.1945010

[5] Håkansson J. et al.: Journal of Antibiotics, 2021, DOI: 10.1038/s41429-021-00406-5