Nové léky proti bakteriím? Vědci hledají na mořském dně

Svět čelí „antibiotické krizi“ – přibývá chorob vyvolaných bakteriemi vzdorujícími antibiotikům. Nové zbraně pro boj na této frontě nestačí nahrazovat léky, které ztrácejí účinnost.

Extrémně odolný původce tuberkulózy je ve světě rozšířen už ve stovce zemí. Původce kapavky začíná vzdorovat posledním antibiotikům, která na něj ještě zabírala. „Kapavka může být už brzy neléčitelné onemocnění, protože se proti ní nevyvíjí ani vakcína ani nové léky,“ konstatuje ve svých oficiálních dokumentech Světová zdravotnická organizace.

Každý úspěch při vývoji nových antibiotik může mít pro lidstvo zcela zásadní význam. Proto v poslední době vzbudily mezi odborníky velkou pozornost hned dva objevy slibující zcela nové léky proti bakteriálním infekcím.

Lék z extrémního prostředí

Tým amerických biologů pod vedením Setha Bordensteina z Vanderbiltovy univerzity narazil na perspektivní antibiotikum na krajně nehostinném místě. Produkují je archebakterie žijící v blízkosti zřídel vroucí solanky tryskající zmořského dna.

Jednobuněčné archebakterie sice vypadají na první pohled jako běžné bakterie, ale liší se od nich v tolika ohledech, že pro ně vědci vyhradili zcela samostatnou větev života.
Ačkoli je existence archebakterií známá už řadu desetiletí, vědci u nich po potenciálních antibioticích většinou nepátrali. Žili v přesvědčení, že se archebakterie se zástupci bakteriální větve pozemského života příliš často nepotkávají a nemají proto potřebu vyrábět látky, které by bakterie ničily.

Archebakterie jsou známé jako milovníci extrémních podmínek, zatímco bakterie prosperují většinou na podstatně přívětivějších místech. V poslední době se ale ukázalo, že mezi zástupci obou větví pozemského života – bakteriemi a archebakteriemi – dochází ke konfrontacím v mnoha prostředích. Archebakterie Aciduliprofundum boonei roste v tenkých povlacích u horkých podmořských pramenů a soupeří tu o živiny s řadou bakterií. Na konkurenty útočí velkou bílkovinnou molekulou GH25-muramidázy. Pozoruhodné je, že si gen pro její výrobu vypůjčila od svých bakteriálních soupeřů a následně si jej upravila pro své potřeby.

Archebakterie odvedla dobrou práci a její bílkovina spolehlivě zabíjí celou řadu bakterií. Tým Setha Bordensteina ji úspěšně otestoval proti „zlatému stafylokoku“ Staphylococcus aureus odolnému k širokému spektru antibiotik. Podle studie uveřejněné ve vědeckém časopise eLife zabíjí GH25-muramidáza spolehlivě i původce antraxu Bacillus anthracis nebo bakterií Clostridium difficile vyvolávající životu nebezpečné střevní infekce.
Archebakterie se díky tomuto objevu rýsují jako dosud netušená bonanza nových antibiotik, které současná medicína nezbytně potřebuje.

Řízená střela proti bakteriím

Hned dva týmy představily na stránkách vědeckého časopisu Nature Biotechnology antibiotika zcela nové, revoluční koncepce. Stávající léky mají často velmi široký záběr a v organismu pacienta si nevybírají. Zlikvidují nejen původce choroby, ale také bakterie, které se přirozeně vyskytují například v našem střevu a v mnoha ohledech jsou nám prospěšné.

Nedávno se například ukázalo, že děti léčené v ranémvěku antibiotiky s širokým spektrem účinku jsou v pozdějším věku náchylnější k obezitě. Na vině je zřejmě narušení přirozené druhové skladby střevních bakterií, které významně přispívají k našemu trávení.

Tým vedený Timothym Luem z Massachusettského technologického institutu a vědci v čele s Lucianem Marraffinim z Rockefellerovy univerzity se nechali inspirovat přirozenou obranou bakterií. Ty se brání proti virům tak, že si ukládají do své dědičné informace zlomky DNA z virů, aby podle nich jako podle „otisku prstů“ poznaly virus při dalším ataku.

Když je bakterie napadena virem podruhé, vyšle proti němu „řízenou střelu“ v podobě molekuly ničící specificky dědičnou informaci. Ta je naváděna na cíl v dědičné informaci viru krátkou kopií virového „otisku prstu“.

Lu a Marraffini vytvořili umělou „řízenou střelu“ v laboratoři a zacílili ji nikoli na viry nebezpečné bakteriím, ale na dědičnou informaci bakterie škodící člověku. Své „střely“ vědci uložili do nitra virů napadajících bakterie. Murraffiniho tým vypustil v laboratoři virus se „střelou“ proti bakteriím Staphylococcus aureus.

Mezi bakteriemi byly jak stafylokoky, které jsou člověku neškodné, tak i stafylokoky schopné vyvolat závažnou infekci. „Řízená střela“ v drtivé většině případů neomylně našla cíl a ničila jen nebezpečné stafylokoky, proti kterým byla zkonstruována.
Stejně dobře se „střela“ osvědčila při nasazení proti uměle vyvolané stafylokokové infekci kůže u laboratorních myší. Také tam ničila jen předem určené cíle amnožství nebezpečných stafylokoků dokázala srazit na desetitisícinu původních počtů.

Lu a jeho spolupracovníci zacílili své „řízené střely“ na nebezpečné bakterie Escherichia coli, které byly s to vyvolat těžké střevní onemocnění a nesly geny pro odolnost k běžně užívaným antibiotikům. Také v tomto případě ničila „střela“ nebezpečné bakterie, kdežto její blízké příbuzné žijící spořádaně v lidském střevě ignorovala. Potenciálně by tedy dokázala zvládnout i velmi závažnou střevní infekci bez toho, že by narušila přirozenou skladbu bakterií lidského střeva.

Od prvních laboratorních pokusů k uvedení nového léku na trh zbývá ještě urazit dlouhou cestu. Je třeba upozornit, že i kdyby na jejímkonci čekala na lékaře i pacienty nová antibiotika, „antibiotickou krizi“ to definitivně nezažehná. I proti „řízeným střelám“ si mohou bakterie vypěstovat odolnost.