Arkties jūra - potencialus naujų vaistų lobynas

Mokslininkai Arkties jūros bakterijose atrado naujų junginių, kurie galėtų kovoti su antibiotikams atspariomis infekcijomis ir atverti kelią naujos kartos vaistams.

Atsparumo antibiotikams problema ir naujos galimybės

Antibiotikai yra šiuolaikinės medicinos pagrindas; be jų gydyti infekcijas ir atlikti operacijas būtų itin rizikinga. Tačiau kiekvienais metais susiduriame su didėjančia bakterijų atsparumo antibiotikams problema, o iš esmės naujų antibiotikų atradimo tempas gerokai atsilieka.

Naujų buveinių tyrinėjimas

Yra vilties: 70 % visų licencijuotų antibiotikų yra išgaunama iš dirvožemyje gyvenančių aktinobakterijų, tačiau dauguma jų buveinių Žemėje dar nėra ištirtos. Naujų antibiotikų paieška tarp aktinobakterijų kitose, mažai ištirtose vietose, pavyzdžiui, Arkties jūroje, yra perspektyvi strategija. Ypač jei pavyks rasti naujų molekulių, kurios tiesiogiai nenaikina bakterijų, o sumažina jų virulentiškumą (gebėjimą sukelti ligas), apsunkindamos atsparumo vystymąsi ir sumažindamos šalutinio poveikio tikimybę.

Pažangūs atrankos metodai atskleidžia naujus junginius

„Mūsų tyrime naudojome didelio jautrumo atrankos (FAS-HCS) ir Tir translokacijos tyrimus, kad tiksliai nustatytume antivirusinius ir antibakterinius junginius iš aktinobakterijų ekstraktų“, – sako dr. Päivi Tammela, Helsinkio universiteto (Suomija) profesorė ir pagrindinė žurnale „ Frontiers in Microbiology“ paskelbto tyrimo autorė. „Radome du skirtingus junginius: didelį fosfolipidą, kuris slopina enteropatogeninės E. coli (EPEC) virulentiškumą nepaveikdamas jos augimo, ir junginį, kuris slopina bakterijų augimą, abu iš aktinobakterijų, išskirtų iš Arkties vandenyno.“

Vaistų kandidatų analizei komanda atliko automatizuotą atrankos sistemą, skirtą dirbti su sudėtingais mikrobų ekstraktais. Tyrėjai sukūrė naują metodų rinkinį, leidžiantį jiems vienu metu išbandyti šimtų nežinomų junginių antivirusinį ir antibakterinį poveikį. Jie pasirinko kaip taikinį EPEC padermę, kuri sukelia stiprų viduriavimą vaikams iki penkerių metų, ypač besivystančiose šalyse.

Antivirusinių ir antibakterinių junginių atradimas

Tiriami junginiai buvo gauti iš keturių aktinobakterijų rūšių, išskirtų iš bestuburių, surinktų Arkties jūroje prie Svalbardo krantų Norvegijos tyrimų laivo „Kronprinz Haakon“ ekspedicijos metu 2020 m. rugpjūtį. Tuomet bakterijos buvo kultivuojamos, ląstelės išskiriamos, o jų turinys atskiriamas į frakcijas. Kiekviena frakcija buvo in vitro tiriama, ar prie kolorektalinės karcinomos ląstelių nėra EPEC.

Tyrėjai atrado du anksčiau nežinomus junginius, pasižyminčius skirtingu biologiniu aktyvumu: vieną iš nežinomos Rhodococcus genties padermės (T091-5), o kitą – iš nežinomos Kocuria genties padermės (T160-2). Junginys iš T091-5 padermės, identifikuotas kaip didelis fosfolipidas, pasižymėjo stipriu antivirusiniu poveikiu, slopindamas aktino pjedestalo formavimąsi ir EPEC prisijungimą prie Tir receptoriaus šeimininkės ląstelės paviršiuje. Junginys iš T160-2 padermės pasižymėjo stipriomis antibakterinėmis savybėmis, slopindamas EPEC bakterijų augimą.

Daug žadantys rezultatai ir tolesni žingsniai

Išsami analizė parodė, kad T091-5 padermės fosfolipidas neslopino bakterijų augimo, todėl jis yra perspektyvus kandidatas antivirusiniam gydymui, nes sumažina atsparumo išsivystymo tikimybę. Tuo pačiu metu T160-2 padermės junginys slopino bakterijų augimą ir bus toliau tiriamas kaip potencialus naujas antibiotikas.

Šiems junginiams išskirti ir identifikuoti buvo naudojami HPLC-HR-MS2 metodai. Fosfolipido molekulinė masė buvo apie 700 ir ji sutrikdė EPEC ir šeimininkės ląstelių sąveiką. „Kiti žingsniai apima junginių gamybos kultūros sąlygų optimizavimą ir pakankamo kiekvieno junginio kiekio išskyrimą, kad būtų galima toliau apibūdinti jų struktūrą ir biologinį aktyvumą“, – pridūrė Tammela.