Istraživač sa severoistoka Kim Luis predvodi napore da se ubrza otkrivanje novih antibiotika kao deo multiinstitucionalnog projekta za rešavanje rastućeg problema rezistencije na antibiotike.
„To je veliki problem jer smo u velikoj meri prestali da uvodimo nove antibiotike pre oko 50 godina“, kaže Luis, ugledni profesor biologije i direktor Centra za otkrivanje antimikrobnih lekova Northeastern.
„Bakterije nastavljaju da stiču i šire rezistentnost, što je dovelo do krize otpornosti na antimikrobne lekove koju Svetska zdravstvena organizacija naziva pandemijom koja se sporo odvija” koja doprinosi skoro 5 miliona smrtnih slučajeva godišnje, kaže Luis.
Cilj ubrzane tehnologije je da koristi pristup visoke propusnosti i mikrofluidiku kako bi se ubrzalo otkriće novih antibiotika.
Naučnici iz 25 istraživačkih grupa u devet država i Ujedinjenog Kraljevstva će razviti nove alate, uključujući jednoćelijske testove i mašinsko učenje, za dijagnostikovanje i lečenje bakterijskih infekcija koje se pokazuju otpornim na trenutne terapije.
„Postojeći antibiotici potiču iz manje od 1% vrsta tamo“, kaže Luis. To znači da velika većina bakterijskih vrsta nije testirana na njihove antimikrobne sposobnosti.
On i njegov tim razvili su novi pristup otkrivanju antibiotika iz bakterija u zemljištu koje inkapsuliraju pojedinačne ćelije u mikrokapljice koje se mogu testirati brzinom od 10 miliona vrsta dnevno umesto istorijskog nivoa od 100.000 vrsta tokom 10 godina.
Luisovo istraživanje je deo saveznog ugovora koji vodi Johan Paulsson sa Harvardske medicinske škole. Mikrofluidni metod koji je razvio Paulsson postavlja svaku ćeliju u kanal mikrofluidnog uređaja, omogućavajući vizualizaciju, što bi trebalo dodatno poboljšati otkrivanje novih antibiotika, kaže Luis.
„Do sada je skrining rađen korišćenjem tehnologija ranog 20. veka“, kaže on. „Usvajanje ove napredne platforme za skrining poboljšaće šanse za otkrivanje novih antibiotika.
„Staromodni način je da uzmete petrijevu posudu i ravnomerno je rasporedite testnim patogenom. Zatim stavite svog potencijalnog proizvođača na petrijevu posudu. Ako pravi antibiotik, videćete zonu inhibicije koja razdvaja kolonija vašeg proizvođača sa travnjaka vašeg testnog patogena. To je bila standardna tehnologija.
„Unosimo ovo u 21. vek koristeći mikrofluidiku i brzu lasersku mikroskopiju koja posmatra 10 miliona ćelija manje-više istovremeno i odlučuje šta se dešava sa njima“, kaže Luis.
Oslanjajući se na uzorke tla prikupljene širom sveta, ali uglavnom u SAD, „Mi pravimo suspenziju ćelija iz okoline. Zatim ta suspenzija ćelija ulazi u mikrofluidni čip, koji je kao reka, sa bočnim kanalima.“
„Postoji otprilike 10 miliona takvih bočnih kanala. Suspenzija se razblaži tako da svaki kanal dobije približno jednu ćeliju koja ulazi u kanal. Sada ta ćelija može da počne da raste, da pravi ćelije kćeri i proizvodi šta god želi.“
Veze koje povezuju sićušne kanale – koji su samo hiljaditi deo milimetra – otvaraju se kako bi se omogućilo da se antibiotik difunduje i testira patogene.
Zatim, laserski mikroskop za skeniranje „može nam reći da li se testni patogen deli ili ne“, kaže Luis. „Ako je ćelija prestala da raste, znamo da je pogođena antibiotikom.“
Većina antibiotika koji se danas koriste u klinici izolovani su iz organizama koji se nazivaju aktinomiceti, za koje Luis kaže da su davno „preterano iskorijenjeni“, što je dovelo do krize otpornosti na antimikrobne lekove.
On kaže da je njegov tim u Northeasternu već počeo da vadi van bakterija aktinomiceta i da je pronašao „veoma interesantna nova jedinjenja koja su sada u razvoju protiv patogena otpornosti na više lekova“.
Njegova laboratorija ima rezultate u otkrivanju novih antibiotika, kaže Luis, „a sada ćemo to učiniti bolje i brže“.
