Minigofry i mikroskop sił atomowych, czyli antybiotyki ostatniej szansy

Czas czytania w minutach: 2

Pisałem tu już czas jakiś temu o antybiotykach i odporności na nie. Skuteczność antybiotyków, którymi dysponujemy, z czasem spada – głównie dlatego, że ich nadużywamy. I w związku z tym lekarze szczególnie starają się nie szafować tzw. antybiotykami ostatniej szansy. Należy do nich kolistyna, czyli lek, który znamy już od przeszło 60 lat. Sęk w tym, że jak dotąd nie wiedzieliśmy dokładnie, jak działa.

I to się właśnie zmieniło, o czym można szerzej poczytać w pracy opublikowanej w Nature Communications przez szwajcarski zespół badaczy. Wiedząc, że kolistyna najprawdopodobniej w jakiś sposób wpływa na błonę komórkową bakterii, zespół ten postanowił znaleźć odpowiedź na pytanie – jak konkretnie. W tym celu zaprzęgli do pracy urządzenie, które nazywa się… uwaga – mikroskop sił atomowych. Jest to bardzo interesujące urządzenie, które opiszę dokładniej przy jakiejś okazji, ale na ten moment wystarczy wiedzieć, że mikroskop AFM pozwala oglądać struktury dużo mniejsze niż najlepszy nawet mikroskop optyczny. Możemy dzięki niemu “zobaczyć”¹ pojedyncze cząsteczki, a w odpowiednich warunkach – nawet atomy.

Mikrogofry

I takim właśnie mikroskopem nasi szwajcarscy naukowcy badali powierzchnię komórek bakterii E. coli. Najpierw podano im kolistynę. I co się okazało? Przy dokładnie tym stężeniu, które jest potrzebne, żeby kolistyna zabiła bakterie, w ich błonie komórkowej pojawiały się kryształy. Solidne kawałki błony zaczynały wyglądać jak gofry, czy może raczej jak plastry miodu. Zmieniało to jej właściwości. Normalnie błona komórkowa jest – i musi być – elastyczna. Gdy pojawiały się w niej kryształy, stawała się sztywna i jednocześnie krucha. Dużo jej wtedy nie potrzeba, żeby pęknąć – a gdy to się stanie, bakteria umiera.

Warto też zauważyć, że do badań wykorzystano również bakterie koli odporne na kolistynę. Niestety, od około siedmiu lat obserwuje się również i takie. W tym wypadku niezależnie od stężenia nie zaobserwowano powstawania kryształów. Można to uznać za dowód na to, że właśnie krystalizacja błony komórkowej jest mechanizmem, który zabija bakterie. Wprawdzie wciąż nie wiadomo dokładnie, jaki mechanizm sprawia, że w obecności kolistyny błona zaczyna krystalizować, ale i tak jest to przełom w dotychczasowych badaniach. Ale dlaczego tak bardzo chcemy poznać ten mechanizm?

Antybiotyki ostatniej szansy

Poza oczywistą ciekawością naukową mamy tu do czynienia z inną, bardzo istotną kwestią. Jest ona związana właśnie z pojawianiem się bakterii odpornych na ten antybiotyk. Przyznacie chyba, że hasło “bakterie odporne na antybiotyk ostatniej szansy” to fraza, która brzmi groźnie. Ale właśnie zrozumienie, w jaki sposób kolistyna działa na poziomie molekularnym, i w jaki sposób komórka się na nią uodparnia, może prowadzić do ograniczenia problemu w przyszłości. Być może uda się w jakiś sposób “wyłączyć” tę odporność. A może, z drugiej strony, uda się znaleźć więcej luk w bakteriach, i wytworzyć nową klasę antybiotyków? Wyjaśnienie, w jaki sposób dokładnie kolistyna zmienia właściwości błony komórkowej i jak jest w stanie sprawić, że normalnie elastyczna warstwa staje się sztywna i krucha, może nam pomóc. Dzięki niemu być może uda się zaprojektować inne cząsteczki, które będą robiły to samo, ale jeszcze skuteczniej. A przy okazji może uda się również ograniczyć skutki uboczne, do których należą szkodliwe działanie na nerki i układ nerwowy.

Jednak do tego jeszcze daleka droga, a ostrzeżenie, żeby nie nadużywać antybiotyków, wciąż jest aktualne.