Svetska zdravstvena organizacija navodi bakterije koje su otporne na antibiotike kao jednu od 10 najvećih globalnih pretnji po zdravlje. Stoga, istraživači traže nove antibiotike kako bi se suprotstavili ovoj rezistenciji. Adela Melkrova, biofizičarka sa Univerziteta Groningen (Holandija), i njene kolege otkrile su da relativno novi antibiotik AMC-109 utiče na ćelijsku membranu bakterija narušavajući njenu organizaciju. Ovo se razlikuje od većine drugih antibiotika i moglo bi da otvori nove pravce za budući tretman i razvoj lekova. Rezultati tima objavljeni su u Nature Communications 7. jula.
AMC-109, razvijen na Univerzitetu UiT Arctic u Norveškoj, pokazao je obećavajuće rezultate u laboratoriji, kao iu kliničkim ispitivanjima protiv poznatog teškog za lečenje Staphilococcus aureus (MRSA) otpornog na meticilin. Uskoro će biti testiran na ljudima (faza 3 kliničkih ispitivanja). Međutim, nije se tačno znalo kako AMC-109 deluje na bakterije.
„Iznenađuje me što niko nije znao tačno kako to funkcioniše“, kaže Melkrova. „Pa, odlučio sam da ga pogledam.“
Mnogi antibiotici deluju tako što probijaju rupe u membrani bakterije, što čini granicu između unutrašnje i spoljašnje strane bakterije. Ova membrana je od vitalnog značaja za regulisanje onoga što ulazi, a šta ostaje, kao i za izgradnju zaštitnog ćelijskog zida oko bakterije.
„Programeri leka, koji su sarađivali u ovoj studiji, mislili su da AMC-109 pravi rupe u membrani bakterije, baš kao i drugi antibiotici“, kaže Melkrova. Ali ovo nije ono što je našla.
Melcrova je uzela membranu Staphilococcus aureus, koju je za nju izvukla grupa za molekularnu mikrobiologiju Univerziteta u Groningenu. Sama Melcrova je smeštena u grupi za biofiziku profesora Voutera Roosa, gde, kako objašnjava, „biologiju učimo metodama iz fizike“. Zajedno sa svojim kolegom Souravom Maitijem, Melcrova je proučavala bakterijsku membranu pomoću mikroskopa velike brzine atomske sile (HS-AFM), koji brzo lupka materijal malim vrhom, mereći debljinu i krutost materijala.
Ono što su Melcrova i Maiti videli sa HS-AFM bila su mala područja veće debljine membrane, što ukazuje na neku vrstu strukturne organizacije. Nakon dodavanja AMC-109 membrani, ove deblje oblasti su se grupisale i zatim rastvorile. „Pomalo kao ledeni breg koji se topi: materijal je još uvek tu, ali struktura je nestala“, kaže Melcrova. „I očigledno, poremećaj ovih područja je dovoljan da dovede do smrti bakterije.“
U saradnji sa grupom Molecular Dinamics, istraživač Josef Melcr je napravio simulacioni model interakcije između membrane i antibiotika, koristeći Martinijevo polje sile.
Melcrova primećuje: „Dok nam eksperimenti pokazuju šta se dešava, simulacija nam omogućava da tumačimo ono što vidimo. A ono što je simulacija pokazala je da AMC-109 formira male grudve. Nakon toga, ove grudvice se infiltriraju u bakterijsku membranu. „Svaki doktor bi vam rekao da je agregacija loša stvar“, kaže Melcrova. „Nekoliko bolesti je uzrokovano agregacijom proteina: Alchajmerova bolest, na primer. Ali u ovom slučaju, to je veoma dobra stvar.“
Sam po sebi, AMC-109 bi takođe napao ljudske ćelije. Ali spajanjem zajedno, neka svojstva su „skrivena“ u unutrašnjosti skupljenog AMC-109, što ga čini bezbednim za ljudsko telo.
Sada kada je efekat AMC-109 na membranu bakterija jasniji, otvaraju se nove mogućnosti za budući razvoj lekova.
„Na primer“, kaže Melcrova, „mogli bi se razviti lekovi koji bi eksplicitno imali za cilj da dezorganizuju strukturu membrane“. Postoje i dokazi koji ukazuju na to da dezorganizacija razbija otpornost bakterija na staromodne antibiotike. „Ovo je još uvek hipoteza“, objašnjava Melcrova, „ali to bi moglo značiti da bi tretman sa AMC-109 potencijalno takođe mogao da pojača efekat ‘klasičnog’ antibiotika.
„Srećna sam što je ovaj rad konačno izašao“, kaže Melkrova. „Bilo je potrebno četiri duge godine rada. Prošli smo kroz mnogo stresa, frustracija i svađa, ali i uživali u velikim otkrićima i slaganju slagalice ove jedinstvene antibiotske akcije. Činjenica da je jedan od saradnika Josef Melcr, je takođe moj muž, značilo je da je ovaj projekat uvek bio sa mnom, čak i kod kuće“, kaže Melcrova sa osmehom.
