Medicinski stručnjaci i liječnici godinama upozoravaju na porast broja rezistentnih bakterija i sve manju učinkovitost antibiotika. Nova klasa sintetičkih antibiotika razvijena upotrebom računalnih modela mogla bi preokrenuti taj trend.
Od izuma penicilina prije gotovo stotinu godina, razvijen je niz antibiotika kojima su uspješno liječene bakterijske infekcije. No, zbog nepravilne i prečeste upotrebe, bakterije su s vremenom razvile otpornost na antibiotike - uključujući i bakterije odgovorne za takozvane 'bolničke infekcije' poput patogena iz skupine MRSA ili Clostridioides difficile.
vezane vijesti
Dakako, bakterije nemaju ništa osobno protiv ljudi. One su naprosto tu i bore se za preživljavanje. Njihov najveći neprijatelj oduvijek su bile druge bakterije. Tijekom milijardi godina suživota, bakterije su tijekom evolucije pronalazile inovativne načine za međusobna ubijanja, odnosno, proizvodile su vlastite antibiotike.
S iznimkom penicilina i nekoliko drugih istaknutih antibiotika koji potječu iz gljivica, većinu naših antibiotika bakterije su prvo upotrijebile kao oružje za borbu protiv drugih bakterija. Novi antibiotici uglavnom bi se razvijali tako da znanstvenici u laboratorijima uzgajaju razne bakterije i pokušavaju izdvojiti supstance koje su uspješne u borbi protiv ljudskih infekcija. Međutim, s porastom broja bakterija otpornih na antibiotike, postoji hitna potreba za novim aktivnim spojevima - i možda nam ponestaje bakterija koje je lako iskoristiti.
Znanstvenici vjeruju da je unutar genoma bakterija 'skriven' neopisivo velik broj potencijalnih antibiotika. No, većinu bakterija ne može se uzgajati u laboratoriju, a uz to je s postojećom tehnologijom teško aktivirati odgovarajuće genske klastere koji proizvode određene supstance. Znanstvenici sa Sveučilišta Rockefeller u New Yorku odlučili su se za drugačiji pristup - razvoj novih antibiotika pomoću računalnih modela.
U studiji objavljenoj u časopisu Science opisali su razvoj novog antibiotika pod nazivom cilagicin koji se na testovima s miševima pokazao vrlo uspješnim u borbi protiv rezistentnih bakterija.
'Ovo nije samo cool nova molekula, to je potvrda novog pristupa otkrivanju lijekova', rekao je jedan od autora studije Sean F. Brady. 'Ovo je istraživanje primjer zajedničkog djelovanja računalne biologije, genetskog sekvenciranja i sintetičke kemije, kako bismo otkrili tajne evolucije bakterija', dodao je.
Znanstvenici s Rockefellera koristili su algoritme koji razdvajanjem genetskih uputa unutar sekvence DNK mogu predvidjeti strukturu spojeva sličnih antibioticima koje bi proizvela bakterija s tim sekvencama. Organski kemičari zatim su uzeli te podatke i sintetizirali predviđenu strukturu u laboratoriju. To možda nije uvijek bilo savršeno predviđanje.
'Molekula koju ćemo dobiti je vjerojatno, ali ne nužno, ono što bi ti geni proizveli u prirodi. Ali uopće se ne brinemo ako molekula nije ista - važno nam je samo da sintetička molekula bude dovoljno blizu da djeluje slično spoju koji je evoluirao u prirodi', rekao je Brady.
Tim znanstvenika pretražio je goleme baze podataka kako bi pronašao obećavajuće genetske sekvence. Utvrdili su da se genetska skupina 'cil', koja dosad nije bila istražena, nalazi u blizini drugih gena uključenih u stvaranje antibiotika. Znanstvenici su unijeli relevantne sekvence u algoritam, koji je predložio pregršt spojeva koje cil vjerojatno proizvodi. Jedan od tih spojeva, prikladno nazvan cilagicin, pokazao se aktivnim antibiotikom. Uspješno je liječio bakterijske infekcije kod miševa, ubijao je gram-pozitivne bakterije u laboratoriju i nije oštetio ljudske stanice. Isto tako, bio je vrlo učinkovit protiv nekoliko bakterija otpornih na lijekove. Ipak, prije ispitivanja cilagicina na ljudima, potrebno je provesti još niz dodatnih istraživanja na životinjama. Kako bilo, ova je studija dokazala da je nova metoda računalnog razvoja novih antibiotika izvediva.
Spavaš li mirno, MRSA?
