Vedci v bežne sa vyskytujúcej pôdnej baktérii identifikovali skupinu génov, ktoré kódujú antibiotiká s potenciálnym účinkom proti multirezistentným baktériám. Podľa výskumníkov by objav mohol viesť k vývoju liekov, voči ktorým si patogény budú ťažšie vytvárať odolnosť. Počet infekcií odolných voči antibiotikám rastie, pretože baktérie neustále nachádzajú nové spôsoby, ako obísť účinok existujúcich liekov. Podľa prognóz by tieto infekcie mohli v rokoch 2025 až 2050 spôsobiť približne 39 miliónov úmrtí. Nové antibiotiká s odlišnými mechanizmami účinku sú preto naliehavo potrebné.
V štúdii, ktorá nedávno vyšla v časopise Nature, výskumníci opisujú „génový megaklaster“ objavený v baktériách rodu Streptomyces, ktorého produkty zasahujú do jedného z kľúčových metabolických procesov baktérií. Streptomyces patrí medzi najdôkladnejšie preskúmané bakteriálne rody a produkuje množstvo antibiotík vrátane streptomycínu, prvého účinného antibiotika proti tuberkulóze.
„V takom dôkladne preskúmanom systéme objavili niečo nové, čo sme celý čas mali priamo pred očami,“ hovorí Mark Blaskovich, ktorý sa na Queenslandskej univerzite venuje vývoju antibiotík. Génový klaster zabezpečuje tvorbu piatich látok – štyroch antibiotík a jednej bielkoviny. Tie zasahujú rôzne fázy tvorby biotínu, teda vitamínu B7, ktorý je nevyhnutný pre rast bakteriálnych buniek. „Keďže evolúcia už túto kombináciu optimalizovala, možno ju dokážeme využiť aj pri vývoji nových kombinácií antibiotík,“ dodáva Blaskovich.
Pre baktérie je oveľa ťažšie vytvoriť si rezistenciu voči antibiotikám, ktoré zasahujú viacero miest jednej zo základných metabolických dráh, vysvetľuje Brendan Wren, mikrobiológ z Londýnskej školy hygieny a tropickej medicíny. Najnovší výskum by navyše mohol viesť k objavu ďalších génových klastrov zabezpečujúcich tvorbu antibiotických látok, ktoré zasahujú do iných metabolických procesov.
Spoluautor štúdie Eric Brown, biochemik z kanadskej McMasterovej univerzity, uviedol, že v čase objavenia génového klastra už so svojimi kolegami desaťročia skúmal metabolizmus biotínu ako potenciálny cieľ antibiotík. Pri skúmaní stravidínov, známej triedy antibiotík pôsobiacich na biotín, zistili, že gény kódujúce tieto látky sú súčasťou väčšieho úseku DNA, ktorý sa podieľa na tvorbe biotínu.
Táto DNA navyše kóduje ďalšie tri skupiny antibiotík: acidomycín, α-Me-KAPA a novoobjavenú skupinu látok nazvaných dapamycíny. Daná oblasť obsahovala aj gény pre streptavidín, o ktorom je takisto známe, že pôsobí na biotín. Výskumníci potvrdili úlohu týchto génov tak, že naklonovali úsek DNA s dĺžkou 65.808 párov báz, ktorý obsahoval megaklaster, a vložili ho do laboratórneho kmeňa baktérií rodu Streptomyces.
„Nájsť na jednom mieste štyri biosyntetické génové klastre, ktoré zabezpečujú tvorbu štyroch molekúl pôsobiacich na tú istú metabolickú dráhu, je bezprecedentné,“ hovorí Brown. Výskumníci našli podobné génové klastre vo viacerých druhoch rodu Streptomyces. To naznačuje, že sa počas evolúcie zachovali, pravdepodobne preto, že sú veľmi užitočné.
Vedci následne otestovali štyri látky na myšiach infikovaných multirezistentným kmeňom Escherichia coli. Dve z nich, stravidín a α-Me-KAPA, znížili množstvo baktérií v krvi, pečeni, obličkách a slezine v porovnaní s neliečenými zvieratami. Pri ich kombinovanom podaní bola liečba ešte účinnejšia než pri použití ktoréhokoľvek z týchto liekov samostatne. Samotný acidomycín a dapamycín však vykazovali len minimálny účinok.
