Istraživači Skolteha i njihove kolege iz Kine i Rusije otkrili su da vode i tlo Tibetanske visoravni vrve bakterijama koje proizvode antibiotike. Iako nijedno od antimikrobnih jedinjenja koje je tim identifikovao nije novo u nauci, nalazi donose izvesnu nadu usred izbijanja otpornosti bakterija izazvanog neodgovornom upotrebom lekova.
Dalja istraživanja udaljenih i teško dostupnih staništa na Tibetu i drugde bi na kraju mogla otkriti nove antibiotike. Nalazi tima su prijavljeni u časopisu Granice u mikrobiologiji.
Svaki put kada neko uzima antibiotike, mikrobi dobijaju uvid u konačno tajno oružje čovečanstva protiv bakterijskih infekcija. Nekoliko preživelih bakterija prenosi zaštitne mehanizme koje su slučajno imali na svoje potomstvo. Ovo ne bi bilo ni približno toliko važno kada bi ljudi koristili antibiotike samo na recept, ali kako sada stoji, mnogi od naših najmoćnijih antimikrobnih sredstava više nisu toliko tajni: bakterije postaju otporne na njih.
Biomedicinska zajednica reaguje na otpornost bakterija promovišući odgovornu upotrebu lekova i traženje novih lekova.
„Postoje dva osnovna pristupa otkrivanju antibiotika“, kaže docent Dmitrii Lukianov sa Skoltech Bio, koji je koautor obe studije. „Jedna stvar koju možete da uradite je da pretražujete hemijske biblioteke — ogromne baze podataka koje sadrže stotine hiljada jedinjenja, koje možete testirati na aktivnost antibiotika. Ta pretraga može biti olakšana algoritmima mašinskog učenja. Alternativno, možete tražiti kandidate za lek u prirodi — za primer u zemljištu – jer bakterije koje tamo žive koriste antibiotike za borbu protiv drugih bakterija.“
Uzorci su prvo otišli u Pekinšku ključnu laboratoriju antimikrobnih agenasa. Tamo su istraživači uzgajali uzorke u medijumu bogatom hranljivim materijama poznatom kao bujon za kulturu. Tečne kulture koje je tim dobio su zatim testirane na antimikrobnu aktivnost. Sojevi bakterija za koje je utvrđeno da proizvode antibiotska jedinjenja podvrgnuti su genetskoj analizi. Istraživači su zatim analizirali sojeve suprotstavili klinički važnim bakterijskim sojevima za koje je poznato da izazivaju bolest kod ljudi.
Sledeća faza je mesto gde je Skoltech laboratorija preuzela. Nakon što su dobili suve ekstrakte kulturnih tečnosti koje sadrže antibiotska jedinjenja, Lukianov i njegove kolege su krenuli da utvrde mehanizme antimikrobnog delovanja koji su uključeni pomoću takozvanog reporterskog sistema, koji je razvio koautor studije i profesor Bio centra Petr Sergijev, između ostalog. istraživači.
„Postoji nekoliko načina na koje antibiotici mogu da štete bakterijama: utičući na sintezu proteina, replikaciju DNK, transkripciju RNK, sintezu ćelijskog zida ili ključne metaboličke procese“, objašnjava Lukianov.
„Naučnici Skoltech-a i MSU-a napravili su reporterski sistem koji nam omogućava da razlikujemo jedinjenja sa dva mehanizma delovanja. Prvo, antibiotici koji potiskuju proizvodnju proteina od strane bakterija. Drugo, jedinjenja koja utiču na replikaciju DNK ili transkripciju RNK.“ Svi ostali mehanizmi delovanja svrstani su u treću grupu.
Da bi se utvrdilo koji je mehanizam u igri u bilo kom slučaju, sistem se oslanja na dvostruki „reporterski soj“ bakterije E. coli. To je laboratorijski soj koji je veštački lišen određenih odbrambenih mehanizama, što čini efekte antibiotika lakšim za uočavanje i merenje.
Da bi sproveli test, naučnici su uzgajali reporterski soj na petrijevim posudama i podvrgli ga tibetanskim kulturnim tečnim ekstraktima, kao i kontrolama – standardnim antibioticima koji predstavljaju svaki od dva glavna mehanizma. Na osnovu toga koliko su se analizirana jedinjenja pokazala smrtonosnima za reporterski soj, u poređenju sa uobičajeno korišćenim antibioticima, tim je mogao da utvrdi koji je mehanizam uključen.
Istraživači su zatim koristili dve veoma precizne analitičke tehnike za identifikaciju jedinjenja — hromatografiju i masenu spektrometriju — da bi rekli koje hemijske vrste su sadržane u ekstraktima. Među njima su bili hedamicini i kidamicini, u slanoj jezerskoj vodi, kao i rifamicini iz uzoraka tibetanskog tla.
„Dok su jedinjenja iz ovih porodica poznati antibiotici, njihovo prisustvo u tako udaljenim regionima i na takvoj nadmorskoj visini nije nešto što biste lako posumnjali“, komentariše Lukianov. „Možda postoje i drugi, nepoznati antibiotici koji vrebaju tamo. I možda ćemo sledeći put imati sreće da ih pronađemo.“
Međutim, ako odlučite da iskopate revolucionarne nove antibiotike u svom dvorištu, velike su šanse da ćete otkriti jedinjenja koja su dugo poznata nauci i stoga od ograničenog interesa za medicinsku zajednicu. Nije tako za udaljena područja koja su slabo naseljena i teško dostupna. Kao što je Tibet.
Kineski koautori dve studije o kojima se govori u ovoj priči otišli su u ekspediciju na Tibetansku visoravan i prikupili uzorke vode i tla sa brojnih lokacija širom visoravni, uključujući četiri slana jezera.
