Ekspedicija Arktyje atskleidė – jūrų mikrobai gali būti naujas antibiotikų šaltinis

Aktinobakterijos – Arkties gyvybė su didžiuliu potencialu

Mokslininkai, atlikdami ekspediciją į Arkties vandenyną, atvėrė duris naujiems medicininiams atradimams, kurie sukėlė dideles viltis mokslo pasaulyje. Analizuojant šaltuosiuose Arkties vandenyse gyvenančius mikroorganizmus, mokslininkai aptiko naujas galimybes kurti antibiotikus, kurių labai trūksta dėl vis didėjančio bakterijų atsparumo dabartiniams vaistams.

Vienas iš didžiausių atradimų – Arkties vandenyse gyvenančios aktinobakterijos^[1]. Šios bakterijos išsiskiria ypatingomis savybėmis, nes jos geba išgyventi ekstremaliomis sąlygomis.

Tiesa, aktinobakterijos jau ilgą laiką yra žinomos kaip svarbus antibiotikų šaltinis. Maždaug 70 proc. šiuo metu naudojamų antibiotikų buvo išgauti iš sausumoje gyvenančių aktinobakterijų.

Tačiau dėl greitai didėjančio bakterijų atsparumo šiems vaistams ir vis lėtėjančio naujų antibiotikų atradimo tempo, kyla didelis poreikis aptikti naujus veiksmingus vaistus. Ši problema paskatino mokslininkus atsisukti į giliavandenes ekosistemas, kurios iki šiol buvo menkai tyrinėjamos.

Jūrinėje aplinkoje gyvenančios aktinobakterijos gamina cheminių junginių įvairovę, kuri, manoma, yra daug didesnė nei jų sausumos atitikmenų^[2]. Tai gali būti susiję su unikaliais gyvenimo Arkties vandenyne iššūkiais: didelio druskų kiekio, temperatūros svyravimų, šviesos trūkumo ir giliavandenio slėgio. Mokslininkai mano, kad šios ypatingos sąlygos gali paskatinti mikrobus gaminti daugiau veikliųjų medžiagų, kad jie galėtų išgyventi. Šie junginiai yra ypač svarbūs tyrimams, nes naujai atrasti junginiai gali turėti gydomųjų savybių ir būti panaudoti kuriant naujus vaistus.

Arkties vandenyno bakterijos gali kovoti su ešerichioze, kurią sukelia E. coli

Suomijos ir Norvegijos mokslininkų atliktame tyrime buvo analizuojami mėginiai, 2020 metais paimti iš Arkties vandenyno^[3]. Naudodami pažangius laboratorinius metodus, tyrėjai ištyrė šimtus cheminių junginių, ypač tų, kuriuos gamino aktinobakterijos, gyvenančios bestuburių organizmų viduje. Pagrindinis dėmesys buvo skiriamas šių junginių gebėjimui kovoti su pavojingomis bakterijomis, tokiomis kaip enteropatogeninė E. coli (EPEC).

EPEC yra viena iš bakterijų, kurios gali užkrėsti žmogaus žarnyno ląsteles ir sukelti stiprų viduriavimą, ypač vaikams. Ši bakterija yra pavojinga ir smarkiausiai plinta besivystančiose šalyse, kur higienos sąlygos yra prastesnės. Tačiau E. coli sukelta ešerichioze užsikrečiama visame pasaulyje.

Vienas iš svarbiausių šio tyrimo aspektų buvo įvertinti, kaip jūrinės aktinobakterijos gali padėti kovoti su EPEC. Laboratorijos eksperimentai atskleidė, kad iš keturių skirtingų aktinobakterijų rūšių gauti junginiai turėjo reikšmingą poveikį EPEC bakterijoms.

Du iš šių junginių neleido EPEC užkrėsti ląstelių. Vienas junginys tiesiogiai sustabdė bakterijų augimą, o kitas – nesustabdė jų dauginimosi, bet sumažino jų gebėjimą sukelti ligą.

Tyrėjai ypač džiaugėsi atradę junginį, kuris slopino bakterijų virulentiškumą, bet netrukdė joms augti. Tai yra svarbu, nes vaistai, kurie neskatina bakterijų atsparumo, turi didesnį potencialą ilgalaikėje perspektyvoje. Kitaip tariant, bakterijoms sunkiau išsiugdyti atsparumą, kai vaistas ne tiesiogiai žudo bakterijas, o veikia jų gebėjimą sukelti ligą.

Tikimasi, kad naujų mikroorganizmų atradimas ateityje smarkiai pakeis mediciną

Tai gali būti itin reikšmingas atradimas kovojant su antibiotikams atspariomis bakterijomis. Atsparumas antibiotikams visame pasaulyje tampa didele grėsme, nes dauguma šiuolaikinių antibiotikų tampa neveiksmingi prieš daugelį bakterijų padermių. Mokslininkai viliasi, kad nauji vaistai, pagaminti iš Arkties mikroorganizmų junginių, galėtų padėti spręsti šią problemą.

Nors rezultatai yra daug žadantys, mokslininkai pabrėžia, kad reikia atlikti daugiau tyrimų. Tyrimai iki šiol buvo atlikti tik laboratorijos sąlygomis (in vitro), todėl reikia patikrinti, ar šie junginiai gali būti naudojami klinikinėje praktikoje.

„Kol kas atlikome tik tyrimus in vitro. Mums dar reikia nueiti ilgą kelią, kad sužinotume, ar šie junginiai yra tikrai svarbūs klinikiniam pritaikymui,“ – teigė Helsinkio universiteto farmacinės biologijos profesorė ir tyrimo bendraautorė Paivi Tammela.

Viena iš pagrindinių problemų – šių junginių gamyba dideliais kiekius. Arkties mikroorganizmai gamina nedidelį kiekį aktyviųjų medžiagų, todėl mokslininkai susiduria su iššūkiu išgauti didesnius jų kiekius, reikalingus plačiam vartojimui. Kaip tai galima padaryti, dar nėra aišku.

Nepaisant iššūkių, komanda tiki, kad Arkties vandenynas ir kiti giliavandeniai regionai gali būti neišsemiami potencialių medicininių atradimų šaltiniai. Šis tyrimas tėra tik mažas bandymas atskleisti unikalios Arkties ekosistemos galimybes prisidėti prie žmonių sveikatos ir sprendžiant antibiotikų krizę.

Antibiotikams atsparios bakterijos tampa vis didesne pasaulio problema

Pabrėžtina, kad atsparumas antibiotikams yra viena didžiausių šiuolaikinės medicinos problemų, nes bakterijos tampa vis atsparesnės šiuo metu naudojamiems vaistams. Šis reiškinys kelia didelį pavojų visuomenės sveikatai visame pasaulyje, nes be efektyvių antibiotikų gydyti infekcijas tampa sudėtingiau, o įprastos medicininės procedūros, tokios kaip chirurgija ar chemoterapija, tampa rizikingesnės.

Kasmet dėl atsparumo antibiotikams miršta apie 1,27 milijono žmonių visame pasaulyje. Iš viso net 4,95 milijono mirčių kasmet yra susijusios su šia problema^[4].

Tai reiškia, kad antibiotikams atsparios bakterijos tampa viena pagrindinių problemų, dėl kurių didėja hospitalizacijų ir mirčių skaičius. O PSO taip pat praneša, kad visame pasaulyje atsparumas antibiotikams išaugo ne tik ligoninėse, bet ir bendruomenėse apskritai, kas dar labiau apsunkina infekcijų valdymą.

Jungtinių Tautų tyrimas rodo, kad jei atsparumas antibiotikams ir toliau didės tokiu tempu, koks pastebimas dabar, tai iki 2050 metų nuo vaistams atsparių ligų kasmet pradės mirti po 10 mln. žmonių^[5]. Tokios ligos kaip E. coli, tuberkuliozė ir maliarija taptų pagrindinėmis mirtingumo priežastimis.