A szakértők egy elterjedt talajbaktériumban azonosítottak egy géncsoportot, amely olyan antibiotikumokat kódol, amelyek hatásosak lehetnek a multirezisztens baktériumokkal szemben. A kutatók szerint a felfedezés olyan gyógyszerek kifejlesztéséhez vezethet, amelyekkel szemben a kórokozók nehezebben válnak ellenállóvá. Az antibiotikum-rezisztens fertőzések száma növekszik, mivel a baktériumok állandóan új módszereket fejlesztenek ki a meglévő gyógyszerek kijátszására, és így az előrejelzések szerint 2025 és 2050 között mintegy 39 millió ember halálát okozhatják. Sürgősen szükség van tehát új hatásmechanizmusú antibiotikumokra.

A Nature folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmányukban a kutatók egy, a Streptomyces baktériumokban található „génmegaklaszterről” számolnak be, amely a baktériumok egyik kulcsfontosságú anyagcsere-folyamatát célozza meg. A Streptomyces az egyik legalaposabban kutatott baktériumnemzetség, amely számos antibiotikumot termel, köztük a sztreptomicin előállításához használtakat is – ez volt az első hatékony antibiotikum a tuberkulózis ellen.

„Valami újat fedeztek fel egy ilyen alaposan kutatott rendszerben – ami a szemünk előtt rejtőzött” – mondja Mark Blaskovich, aki a Queenslandi Egyetemen foglalkozik antibiotikum-fejlesztéssel. A génklaszter öt vegyületet termel – négy antibiotikumot és egy fehérjét –, amelyek a biotin, vagyis a B7-vitamin termelésének különböző szakaszait célozzák meg, amely elengedhetetlen a baktériumsejtek növekedéséhez. „Mivel az evolúció már optimalizálta ezt a kombinációt, talán mi is ki tudjuk használni új antibiotikum-kombinációk kifejlesztésére” – mondja Blaskovich.

A baktériumok számára sokkal nehezebb rezisztenciát kialakítani olyan antibiotikumokkal szemben, amelyek egy alapvető anyagcsere-útvonal több pontját is megtámadják, magyarázza Brendan Wren, a Londoni Higiéniai és Trópusi Orvostudományi Iskola mikrobiológusa. A legújabb kutatás ráadásul más anyagcsere-folyamatokban részt vevő antibiotikum-vegyületeket termelő génklaszterek felfedezéséhez is vezethet.

A tanulmány társszerzője, Eric Brown, a kanadai McMaster Egyetem biokémikusa elmondta, hogy ő és csapata már évtizedek óta vizsgálták a biotin-anyagcserét potenciális antibiotikum-célpontként, amikor felfedezték a génklasztert. A sztravidinek – egy ismert, biotint célzó antibiotikum-osztály – tanulmányozása során kiderült, hogy a vegyületeket kódoló gének egy nagyobb DNS-készlet részét képezik, amely közreműködik a biotin termelésében.

Ezen felül ez a DNS három további antibiotikumcsaládot is kódol: az acidomicint, az α-Me-KAPA-t, valamint egy újonnan felfedezett, dapamicinnek nevezett vegyületcsaládot. A génrégió a sztreptavidin génjeit is tartalmazta, amelyről szintén ismert, hogy a biotint célozza meg. A kutatócsoport megerősítette ezeknek a géneknek a szerepét azzal, hogy klónozott egy 65 808 bázispár hosszú DNS-szakaszt, amely tartalmazta a megaklasztert, és beillesztette azt egy Streptomyces labortörzsbe.

„Példátlan, hogy egyetlen helyen négy olyan bioszintetikus génklasztert találjunk, amelyek ugyanazt az anyagcsere-útvonalat célzó négy molekulát állítanak elő” – mondja Brown. A kutatócsoport több Streptomyces-fajban is talált hasonló génklasztereket, ami arra utal, hogy ezek az evolúció során megőrződtek, vélhetően mert nagyon hasznosak.

A kutatók ezután a négy vegyületet olyan egereken tesztelték, amelyeket egy multirezisztens Escherichia coli törzzsel fertőztek meg. A vegyületek közül kettő, a sztravidin és az α-Me-KAPA csökkentette a baktériumok szintjét a vérben, a májban, a vesékben és a lépben a kezeletlen állatokra jellemzőhöz képest. Kombinációban alkalmazva a kezelés még hatékonyabbnak bizonyult, mint bármelyik gyógyszer önmagában. Az acidomicin és a dapamicin ugyanakkor önmagukban alig mutattak hatást.