Nowy antybiotyk znaleziony we wspólnej chwastach
Dzikie rośliny mogą być skarbnicą nowych antybiotyków do rozwiązywania światowego problemu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Naukowcy ze Szwajcarii wysunęli tę sugestię po odkryciu związku o nowym typie działania antybiotykowego na liściu rzeżuchy pospolitej.
Wiele współczesnych antybiotyków pochodzi z naturalnych związków wytwarzanych przez bakterie żyjące w glebie. Bakterie produkują je, aby bronić się przed innymi mikroorganizmami.
Ale nowe badanie - teraz opublikowane w czasopiśmie Nature Microbiology - sugeruje, że dzikie rośliny mogą być również bogatym źródłem antybiotyków.
Części roślin, które żyją nad ziemią, są zbiorczo nazywane fyllosferą. Badanie koncentruje się na szczególnym „ekosystemie” fyllosfery - a mianowicie na powierzchni liścia pospolitego chwastu.
Ponieważ w tym ekosystemie brakuje składników odżywczych, istnieje „silna presja konkurencyjna” wśród wielu mikroorganizmów, które go zamieszkują, mówi współautorka badania Julia Vorholt, profesor w Instytucie Mikrobiologii w ETH Zurich w Szwajcarii.
„W rezultacie” - wyjaśnia - „bakterie wytwarzają różnorodne substancje, które pozwalają im bronić swojego środowiska”.
Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe: zagrożenie globalne
Środki przeciwdrobnoustrojowe to leki przeznaczone do zabijania lub zatrzymywania wzrostu mikroorganizmów, takich jak wirusy, grzyby, bakterie, drożdże i robaki pasożytnicze. Antybiotyki to środki przeciwdrobnoustrojowe, które działają na bakterie, ale termin ten jest często używany zamiennie ze środkami przeciwdrobnoustrojowymi.
Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe rozwija się, gdy mikroorganizmy zmieniają się w odpowiedzi na leki przeciwdrobnoustrojowe i ostatecznie przestają im ulegać. Utrudnia to leczenie infekcji, które wywołują.
Nasza zdolność do leczenia nawet pospolitych infekcji jest coraz bardziej osłabiana przez rosnące rozprzestrzenianie się nowych mechanizmów oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Prowadzi to do dłuższego powrotu do zdrowia po chorobie, zwiększonej niepełnosprawności i śmierci.
Szczególnym problemem jest na przykład leczenie gruźlicy (TB). Forma choroby zakaźnej o dużej oporności na leki została obecnie wykryta w 105 krajach i jest oporna na „co najmniej” cztery główne leki przeciw gruźlicy.
Mała roślina z dużym potencjałem
Prof. Vorholt i jej współpracownicy zbadali ponad 200 gatunków bakterii żyjących na liściach Arabidopsis thaliana, mała dzika roślina o zwyczajowych nazwach rzeżucha i rzeżucha.
Arabidopsis jest szeroko stosowany jako organizm modelowy przez naukowców zainteresowanych biologią i genetyką roślin kwitnących. Doprowadziło to do powstania dużej biblioteki informacji genetycznej, która obejmuje rozszyfrowane genomy bakterii kolonizujących powierzchnie liści rośliny.
Do tej pory nikt nie analizował tych danych w celu odkrycia „niescharakteryzowanych produktów naturalnych” w filosferze rośliny.
„Zastosowaliśmy techniki bioinformatyczne” - mówi prof. Vorholt - „w celu zbadania klastrów genów, które są w stanie kontrolować produkcję substancji, a tym samym mogą mieć wpływ na inne bakterie”.
Po przeprowadzeniu kilku testów zespół odkrył 725 interakcji molekularnych między różnymi szczepami bakterii. Interakcje polegały na tym, że bakterie celowały w siebie nawzajem, aw niektórych przypadkach skutkowały zahamowaniem ich wzrostu.
Na tym etapie nie było jednak jasne, czy związki zaangażowane w interakcje są unikalne dla tego siedliska, czy nie. Czy posiadały też zupełnie nowe właściwości antybiotykowe?
Znalezienie substancji o nieznanych wcześniej mechanizmach przeciwdrobnoustrojowych jest głównym celem walki z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Antybiotyk o „niespotykanej strukturze”
Tak więc w kolejnym etapie badań naukowcy zbadali skład chemiczny znalezionych substancji. Skupili się na „szczególnie produktywnym” szczepie bakterii zwanym Brevibacillus sp. Liść182.
Analiza związków i „klastrów genów” szczepu ujawniła szereg związków o działaniu antybiotykowym. W szczególności jeden, który nazwali makrobrewiną, miał „bezprecedensową naturalną strukturę produktu”.
„Teraz musimy wyjaśnić, czy makrobrewina i inne nowo odkryte substancje są również skuteczne przeciwko bakteriom wywołującym choroby u ludzi” - mówi współautor badania Jörn Piel, który jest również profesorem w Instytucie Mikrobiologii w ETH w Zurychu.
Dodaje, że on i reszta zespołu są podekscytowani faktem, że w „stosunkowo niezbadanej filosferze” może znajdować się znacznie więcej naturalnie występujących antybiotyków.
„Nasze odkrycia potwierdzają, że warto rozszerzyć poszukiwania antybiotyków w przyrodzie”.
Prof. Jörn Piel
