Nowa substancja przeciwgrzybicza dzięki mrówkom Atta

Mrówki Atta fot. Adrian Pingstone
0

Lekooporność na środki przeciwdrobnoustrojowe i przeciwgrzybicze, która definiuje zdolność bakterii i innych patogenów do przeciwdziałania skutkom leków, na które były kiedyś wrażliwe, jest głównym problemem zdrowia publicznego na całym świecie. Problem dotyczy zwłaszcza pacjentów z obniżoną odpornością, czy skłonnością do częstych infekcji jak u chorych z mukowiscydozą.

Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Nature Communications sugeruje, że rozwiązanie może pochodzić z maleńkich ciał owadów, a dokładniej z mikroorganizmów, które są w nich obecne. Ta innowacyjna hipoteza została po raz pierwszy zaproponowana przez badaczy brazylijskich i amerykańskich w ramach wspólnego projektu rozpoczętego w 2014 r. przy wsparciu FAPESP i amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia (NIH). Pomysł polegał na wyizolowaniu bakterii żyjących w symbiozie z mrówkami tnącymi z rodzaju Atta i poszukiwaniu naturalnych związków o potencjale umożliwiającym otrzymywanie nowych leków.

Realizując tę ​​strategię, grupa badawcza kierowana przez Monikę Tallarico Pupo, profesora chemii medycznej na Uniwersytecie São Paulo Ribeirão Preto School of Pharmaceutical Sciences (FCFRP-USP) oraz Jon Clardy, profesor biochemii i farmakologii molekularnej w Harvard Medical Szkoła w USA, odkryła cyfomycynę (cyphomycin), która, testowana in vitro i in vivo, okazała się zdolna do zabijania lekoopornych grzybów powodujących choroby u ludzi.

„To było ekscytujące odkrycie, ponieważ potwierdziło naszą hipotezę, że mikrobiota owadów jest obiecującym źródłem izolacji związków o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym. Oczywiście, jest zbyt wcześnie, aby wiedzieć, czy cyfomycyna stanie się lekiem” – powiedziała w wywiadzie dla prasy Monika Tallarico Pupo.

Dodała, że ​​wiele antybiotyków pochodzi ze związków wytwarzanych przez bakterie znajdujące się w glebie. Większość z tych bakterii należy do rodzaju Streptomyces. Naukowcy postanowili zbadać tę samą grupę bakterii nitkowatych w ciałach owadów. Ich hipoteza głosiła, że ​​jeśli bakterie pomagają owadom bronić się przed patogenami, mogą odgrywać taką samą rolę u ludzi.

„Gleba została dokładnie zbadana w czasie, gdy odkryto i wyprodukowano pierwsze antybiotyki. Chcieliśmy znaleźć nową niszę ekologiczną. Postanowiliśmy potwierdzić, czy presja ewolucyjna spowodowała, że ​​bakterie bytujące w owadziej mikrobiocie są jeszcze bardziej skuteczne przeciwko patogenom. ”

Okazy zostały zebrane przez współpracowników z USA, Kostaryki i Panamy. Oprócz mrówek z plemienia Attini uwzględniono motyle, osy, pszczoły i ćmy, w sumie 1400 różnych gatunków owadów.

Po zebraniu owadów bakterie znajdujące się w ich ciałach wyizolowano, oczyszczono w laboratorium i przetestowano in vitro przeciwko mikroorganizmom działającym jako patogeny u ludzi. Gatunki, które okazały się najbardziej skuteczne przeciwko tym patogenom, wybrano do analizy metabolomicznej – do scharakteryzowania wytwarzanych przez nie metabolitów i zidentyfikowania najbardziej aktywnych z nich – oraz do badań filogenetycznych, w których sekwencjonowanie genów wskazywało, w jakim stopniu bakterie związane z owadami przypominały szczepy Streptomyces.

„Połączyliśmy chemometrię i chromatografię cieczową w połączeniu ze spektrometrią mas w celu profilowania związków wytwarzanych przez mikrobiotę owadów. Celem było zidentyfikowanie szczepów Streptomyces, które wytwarzają charakterystyczne związki chemiczne – innymi słowy, znalezienie związków zupełnie innych niż te syntetyzowane przez bakterie glebowe. W ten sposób zwiększyliśmy prawdopodobieństwo znalezienia prawdziwie innowacyjnej cząsteczki” – wyjaśniła Monika Tallarico Pupo.

Związki, które okazały się najbardziej skuteczne dzięki tym rygorystycznym metodom, zostały ponownie przetestowane, in vitro i na myszach, przeciwko patogenom opornym na leki stosowane w praktyce klinicznej u ludzi.

Podczas badań okazało się, że cyfomycyna nie była skuteczna przeciwko bakteriom, ale okazała się zdolna do zwalczania infekcji wywołanych przez grzyba Aspergillus fumigatus. Jest to grzyb najczęściej występujący w zakażeniach szpitalnych i jest przyczyną aspergilozy, niebezpiecznej choroby wywołanej infekcją tym grzybem. Aspergiloza dość często dotyka chorych z mukowiscydozą.

Cyfomycyna podawana zwierzętom laboratoryjnym zwalczała również zakażenie grzybami Candida glabrata i Candida auris, które powodują kandydozę u ludzi i są oporne na istniejące leki.

„Cyfomycyna nie była pierwszym związkiem o działaniu przeciwdrobnoustrojowym zidentyfikowanym w naszym projekcie, ale żadne inne związki nie wykazywały takiego poziomu aktywności”.

Więcej o odkryciu można przeczytać na stronie Nature: https://www.nature.com/articles/s41467-019-08438-0

Zostaw odpowiedź

Twoj adres e-mail nie bedzie opublikowany.