Odkrycie jest pierwszym, które celuje w bakteryjne „persisters” odpowiedzialne za wiele przewlekłych chorób

Badacze z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Uniwersytecie Harvarda oraz z Uniwersytetu Bostońskiego opracowali skuteczne, tanie podejście do leczenia przewlekłych zakażeń bakteryjnych, takich jak gronkowiec i drogi moczowe, a potencjalnie nawet paciorkowiec i gruźlica. Ich odkrycia pojawiają się w numerze Nature z 12 maja.

Przewlekłe i nawracające infekcje są zazwyczaj spowodowane przez bakteryjne „persisters” – małą subpopulację bakterii, którym udaje się przetrwać atak antybiotyków poprzez zasadniczo wyłączenie się i „przespanie” go, nawet jeśli ich odpowiedniki, które nie śpią, są zabijane.

W rezultacie, pacjent początkowo wydaje się być w pełni wyleczony, ale w ciągu tygodni, a nawet miesięcy, persisters zaczynają wracać do życia, często silniejsze i bardziej agresywne niż kiedykolwiek wcześniej, a choroba powraca. Uporczywość bakterii jest główną przeszkodą w skutecznym leczeniu chorób zakaźnych. Może rozciągać chorobę na miesiące, powodować rozprzestrzenianie się infekcji na nerki i inne narządy oraz powodować gwałtowny wzrost kosztów leczenia. Biorąc pod uwagę jego znaczący negatywny wpływ, uporczywość bakterii stała się rosnącym obszarem badań, jednak do tej pory nie opracowano żadnego leku, który bezpośrednio zwalczałby persisters.

W przeciwieństwie do bakterii odpornych na antybiotyki, których zdolność do wytrzymywania leczenia farmakologicznego opiera się na różnicach genetycznych, persisters są genetycznie identyczne z innymi członkami ich społeczności bakteryjnej. To, co oddziela je od stada, to ich zdolność do przełączania się w tryb oszczędzania energii.

Ale zespół badawczy kierowany przez Jamesa J. Collinsa, Ph.D., odkrył teraz niedrogi i skuteczny sposób na obudzenie tych bakteryjnych śpiochów, używając cukru do pobudzenia ich do aktywnego stanu, w którym są tak samo podatne na antybiotyki, jak inne w ich społeczności.

Collins jest głównym członkiem wydziału Instytutu Wyss, profesorem Inżynierii Biomedycznej na Uniwersytecie Bostońskim i badaczem Instytutu Medycznego Howarda Hughesa. Kyle Allison, z Howard Hughes Medical Institute i Boston University, był pierwszym autorem, z Markiem Brynildsenem, adiunktem w Departamencie Inżynierii Chemicznej i Biologicznej na Uniwersytecie Princeton, autorem współpracującym.

Ich podejście polega na dodaniu cukru do antybiotyku. Cukier działa jako stymulant, zasadniczo włączając normalne reakcje bakterii, takie jak śmierć w konfrontacji z zabójczym antybiotykiem, z powrotem. Allison porównuje efekt cukru do filiżanki kawy dla bakterii lub krzyku budzika.

Używając tej strategii na bakteriach E. coli, które mogą powodować infekcje dróg moczowych, zespół był w stanie wyeliminować 99,9 procent persystentów w ciągu zaledwie dwóch godzin, w przeciwieństwie do braku eliminacji bez cukru. Podejście było podobnie skuteczne w zabijaniu bakterii, które powodują infekcje gronkowca. „Naszym celem było poprawienie skuteczności istniejących antybiotyków, zamiast wymyślania nowych, co może być długim i kosztownym procesem”, mówi Allison.

Te odkrycia mają potencjał, aby poprawić życie niezliczonej liczby ludzi, którzy zmagają się z dokuczliwymi infekcjami, jednocześnie znacznie obniżając koszty opieki zdrowotnej. Ale najbardziej znaczący wpływ mogą ostatecznie odczuć ludzie na całym świecie, którzy cierpią na gruźlicę, która jest kolejnym celem badań Allison i Collinsa.

TB, która jest przewlekłą infekcją bakteryjną atakującą płuca, powoduje więcej zgonów niż jakakolwiek inna choroba zakaźna. Światowa Organizacja Zdrowia podaje, że każdego dnia z powodu gruźlicy umiera około 4700 osób. Leczenie trwa zazwyczaj od pięciu do dziewięciu miesięcy.

.