Cum se pregătesc oamenii de știință pentru o lume fără antibiotice

Medicamente care ne protejează de bacterii omniprezente mai mult de șaptezeci de ani, pierde încet aderența, și avem nevoie de o nouă armă în lupta împotriva infecțiilor. Bacteriile care cauzează boala devin imune la antibiotice care le-au exterminat odată, chiar și la astfel de medicamente care au fost odată considerate ultima linie de apărare.

Antibioticele rezistente (antibiotice rezistente) bacterii ucide aproximativ un procent din persoanele care sunt infectate, chiar și în țările dezvoltate. Și dacă acest lucru este lăsat fără atenție, vor ucide de cinci ori mai mulți oameni în fiecare an.

„Multe dintre lucrurile pe care le considerăm de la sine înțeles în acest moment, cum ar fi cezariana, sau o înlocuire de șold, sau transplantul de organe fara antibiotice devin foarte complexe“, spune Francois Franceschi, director al terapeutice departamentului programe de dezvoltare a Bacteriologie și Micologie al Institutului National de alergie si boli infecțioase.

Persoanele cu un sistem imunitar slăbit sunt deosebit de vulnerabile, dar în lumea post-antibiotică, toată lumea va fi în pericol fără excepție.

„Oamenii spun că în epoca de antibiotice, dupa antibiotice nu mai sunt în măsură să ne ajute chiar si cu cele mai mici zero“, a declarat Cesar de la Fuente, un bioengineer la Massachusetts Institute of Technology.

Pentru a lupta împotriva bacteriilor rezistente, ne îndreptăm spre aliați noi, cum ar fi virușii care atacă numai bacteriile; nanoparticule și proteine minuscule pe baza diverselor organisme produse de sistemele imunitare. Fiecare instrument are propriile avantaje și dezavantaje, astfel încât oamenii de știință studiază o varietate de abordări.

"Mulți oameni din această zonă caută în prezent strategii alternative care ar putea fi adăugate la arsenalul nostru", spune Timothy Lou, de asemenea, de la MIT. "Nu este că fiecare dintre ei încearcă să-și inventeze propriul glonț de argint, care ne va salva de la bacterii până la sfârșitul vieții, ci va studia problema mai multor unghiuri".

Iată câteva modalități care ne-ar putea ajuta să facem față cu bacteriile nedorite.

Dezarmați invadatorii

Bacteriile nu trebuie întotdeauna să fie ucise pentru a neutraliza. Unele tratamente atacă germenii în mod indirect, lipsindu-le de arme. Bacteriile vor fi instalate, dar efectele infecției nu vor fi grave, iar sistemul imunitar va avea șansa de a lupta singură împotriva infecției.

Dacă medicamentul dvs. nu ucide bacteriile, acestea vor avea mai puține stimulente pentru a dezvolta rezistență la acestea. Apariția durabilității va dura mai mult, deoarece bacteriile nu vor lupta activ cu drogul, spune Francesca.

Multe bacterii eliberează toxine care afectează celulele gazdă. Unul dintre cele mai frecvente tipuri de toxine se numește formarea porilor - sparge deschideri în celule. Este izolat Staphylococcus aureus rezistent la meticilină, E. coli, Listeria, bacterii antrax și șerpi otravă, scorpioni și anemone de mare.

Liangfang Zhang a gândit cum să reducă aceste toxine la nimic. "Ți-ai luat armele și devin mult mai slabe," spune Zhang, un nanomedicator la Universitatea din California, San Diego. Acesta acoperă nanoparticulele cu o țintă dulce - membrane compuse din globule roșii. Celulele roșii din sânge acționează ca o momeală, sugerează o toxină care altfel atacă celulele sănătoase. "Este ca un burete suge toxinele", explică Zhang.

În primul său studiu, el a arătat că nanogobii suge toxinele fără a afecta șoarecii. În acest an, lucrarea lui Zhang cu nanoparticule ca momeală a devenit unul din cele 24 de proiecte care au primit finanțare de la Institutele Naționale de Sănătate. El speră să înceapă studiile clinice la om încă din anul viitor.

Nanoparticulele, adesea făcute din metale de tip plastic sau de argint, pot, de asemenea, să slăbească bacteriile prin distrugerea membranelor celulare protectoare sau prin provocarea de daune ADN. Cu nanoparticule este ușor de lucru, pentru că se construiesc. "Controlezi temperatura, solventul și orice altceva, iar aceste molecule se asamblează independent în nanoparticule", spune Zhang.

Nanoparticulele pot fi mai scumpe decât antibioticele tradiționale. Și să le dăm la locul potrivit în organism poate fi, de asemenea, o problemă. O altă problemă este să se asigure că nanoparticulele constau din materiale care nu vor provoca un răspuns imun imediat și se vor rupe în timp, astfel încât să nu se acumuleze în organism.

Există întrebări legate de siguranța pe termen lung a unora dintre aceste lucruri, spune Lou.

Livrare specială

Pentru a eficientiza antibioticele existente, pot fi utilizate terapii alternative. De exemplu, oamenii de stiinta studiaza acum modul in care nanoparticulele ar putea fi utilizate pentru a furniza medicamente anti-cancer si antibiotice.

Antibioticele se răspândesc în organism și sunt toxice în doze mari. Cu ajutorul nanoparticulelor, ar putea fi eliberate loturi concentrate de medicamente. Mii de molecule de droguri ar putea fi împinse în interiorul unei nanoparticule.

"Ei se pot atașa cu ușurință membranei și eliberează treptat medicamentele direct la bacterii", spune Zhang. În consecință, o sarcină mai eficientă ar putea fi direcționată mai precis fără creșterea dozei totale de medicament. Astfel, mecanismul de rezistență bacteriană ar putea fi suprimat - pur și simplu nu ar dezvolta rezistență la antibiotice asemănătoare punctului.

Problema nanoparticulelor, ca multe alte instrumente, este că sistemul imunitar le vede ca o amenințare. "Ele sunt foarte asemănătoare în ceea ce privește dimensiunile cu virușii. Corpul nostru va învăța să se apere de aceste nanoparticule sau de viruși, dacă nu-i protejezi ".

Zhang și colegii săi au deghizat nanoparticule în sacou, realizate din membrane de trombocite - celule care ajută sângele să se coaguleze. Din partea nanoparticulei sunt similare cu aceste celule din sângele miniatural. Unele bacterii sunt atrase de trombocite - cu ajutorul lor se ascund de sistemul imunitar. Nanoparticulele acoperite cu trombocite pot juca de două ori, atrăgând invadatorii pentru a le exploda cu un medicament.

Toate nanoparticulele vor elibera medicamente în prezența bacteriilor, spune Zhang. Utilizând particule acoperite cu plachete, el deja a vindecat șoareci infectați cu tulpina MRSA, rezistent la multe antibiotice.

Atac direct

Uneori, totuși, jumătățile nu ajută. Există alternative la antibioticele tradiționale care pot ucide bacteriile. Una dintre strategiile - pentru a crea versiuni artificiale de peptide antimicrobiene (AMPS), care fac parte din raspunsul imun innascut in microbi, plante și animale (cum ar fi diavoli tasmanieni). Aceste componente atacă membrana patogenă și provoacă haos în interiorul celulei.

Într-un proiect recent, de la Fuente a colaborat cu Lou și cu alții pentru a selecta AMP non-toxic găsit în animalele marine simple numite shell-uri. Oamenii de stiinta au adaugat mai multe aminoacizi la setarea de baza, imbunatatind capacitatea sa de a trata soareci infectati cu tulpini rezistente la antibiotice de Escherichia coli sau MRSA. Consolidat AMP, de asemenea, consolideaza sistemul imunitar al rozatoarelor, reduce inflamatia si solicita ajutor sub forma de celule albe din sange.

Peptidele antimicrobiene pot învinge o gamă largă de agenți patogeni, iar bacteriile sunt greu de dezvoltat rezistență la acestea. "În comparație cu antibioticele convenționale, aceste peptide sunt mai eficiente în multe cazuri", spune de la Fuente.

AMP constă din lanțuri relativ scurte de aminoacizi, blocuri de proteine. Prin urmare, ele sunt destul de simple (deși scumpe) de construit. "Trebuie să reducem costurile", spune de la Fuente. Oamenii de stiinta studiaza modalitati de a crea AMP prin modul mai ieftin de programare a microbilor, astfel incat sa nu se bazeze pe masina si sa lase microbii sa faca totul ei insisi.

Cu toate acestea, există temeri că ILA poate ataca celulele purtătoare. Și ca și în cazul multor alternative la antibiotice, trimiterea peptidelor la locul potrivit într-o concentrație suficient de mare pentru a menține eficacitatea poate fi o provocare. Pe termen scurt, utilizarea locală este mai probabilă, spune de la Fuente. Aceste peptide ar putea fi incluse, de exemplu, într-o cremă care ar putea fi aplicată la o rană deschisă sau la locul unei infecții a leziunii pielii. Acestea ar putea fi, de asemenea, folosite pentru a acoperi tabele, computere, instrumente chirurgicale sau catetere pentru a preveni apariția coloniilor de microbi pe ele.

Re-sensibilizare

O altă modalitate de a slăbi bacteriile este de a le salva de rezistența pe care au dezvoltat-o până la antibiotice. Pentru astfel de misiuni, pot fi folosite virusi care se specializează în consumul de bacterii, bacteriofagi.

Bacteriofagii sunt kilograme extrem de eficiente de bacterii, dar datorită ingineriei genetice, oamenii de știință ar putea să le dea noi abilități, inclusiv restaurarea sensibilității bacteriilor la medicamentele tradiționale.

Bacteriofagii reprogramați pot deveni obsedați de bacterii care poartă genele care conferă rezistență la antibiotice, elimină această capacitate sau ucid bacteriile. Când microbii rezistenți sunt distruși sau făcuți inofensivi, restul populației va fi vulnerabil la antibiotice.

O altă metodă care permite bacteriilor să reziste la antibiotice este aceea de a secrete compușii care creează un biofilm prin care medicamentul nu poate pătrunde. Puteți crea bacteriofagi care vor consuma biofilme.

În natură, bacteriofagii pot ucide direct bacteriile. Unele dintre ele includ ADN-ul lor în bacterii, și pentru a se elibera, pur și simplu mănâncă peretele celular, explodând celula, spune Lou. Alții acționează ca paraziți.

Bacteriofagii au fost descoperiți cu aproximativ o sută de ani în urmă. În SUA, au fost înlocuite cu antibiotice, dar în Rusia și în unele țări din Europa de Est continuă să fie utilizate. Odata cu cresterea bacteriilor rezistente la antibiotice, oamenii de stiinta din nou se intoarce la bacteriofagi - sunt la fel de eficienti in tratarea oamenilor, este doar ca studiile clinice nu au confirmat inca acest lucru.

Unul dintre avantajele acestor virusuri este că pot să se autoreproducă. Puteți pune doar o cantitate mică și puteți ucide foarte multe bacterii. Și pentru că au nevoie de celule vii pentru reproducere, vor înceta imediat să joace imediat ce toate celulele transportatorului sunt distruse.

Cu toate acestea, ca și alte alternative, bacteriofagii pot induce un răspuns imun. Daca introduceti un virus sau o peptida extraterestra in corpul uman, exista intotdeauna o sansa ca o reactie va urma, spune Lou. Un alt motiv de îngrijorare este că unii fagi pot ridica genele asociate cu rezistența la antibiotice și le pot transmite altor bacterii.

Dar este puțin probabil ca acestea să deterioreze țesutul uman. Bacteriofagii nu se reproduc în celulele umane. În interiorul nostru, o grămadă de bacteriofagi - e greu de spus că sunt străini pentru noi.

Contact personal

Unele terapii alternative ar putea fi adaptate pentru a lupta împotriva anumitor microbi. Aici, din nou, bacteriofagii sunt candidați ideali. "Acestea sunt în esență un inamic natural al bacteriilor", spune Lou. De obicei, "dacă găsiți bacterii, veți găsi și bacteriofagi".

Antibioticele tradiționale ucid adesea bacteriile fără discriminare - inclusiv în microbiomele naturale ale corpului nostru, care joacă un rol important în sănătatea noastră. Acest bombardament de covoare, care ucide totul.

Virușii oferă o abordare mai personalizată. "Puteți încerca să păstrați bacterii bune și să distrugeți pe cele dăunătoare", spune Lou.

Cu toate acestea, această specificitate este, de asemenea, o sabie cu două tăișuri. Pentru a acoperi un număr suficient de bacterii diferite care pot infecta un pacient, un cocktail va trebui să amestece o mulțime de viruși. Și, deși bacteriofagii nu sunt foarte scumpi, cocteilurile din multe virusuri sunt o chestiune complet diferită.

Lou lucrează la crearea cocktail-urilor de bacteriofagi construiți pe păduri în siguranță. Definirea zonei pe care bacteriofagii ar trebui să o infecteze, puteți ataca diferite bacterii, bacteriofage directe în diferite direcții. Rămâne doar să înțelegem cum să o facem.

Fie ca atare, este dificil să se creeze un medicament eficient fără a ști ce cauzează infecția. Dacă mergeți la medic, el nu vă va putea oferi tratament într-un spectru îngust, dacă nu știe ce vă deranjează bacteriile.

Medicii au nevoie de metode de diagnosticare mai rapide, astfel incat sa poata da seama de tipul de bacterii tinta si cat de rezistente sunt la antibioticele traditionale. Lu și colegii săi se străduiesc să creeze diagnostice rapide și ieftine. Când infectează bacteriile țintă, le iluminează cu aceeași proteină pe care le utilizează licuricii. Pur și simplu dați un eșantion de bacteriofagi pacientului și "puteți înțelege dacă eșantionul este pornit sau oprit, bacteriile sunt prezente în el sau nu", spune Lou.

Arsenalul larg

Nu toate armele pe care le adăugăm la arsenalul nostru. Oamenii de știință studiază alte opțiuni, cum ar fi trimiterea altor bacterii pentru combaterea agenților patogeni, căutarea de noi antibiotice și utilizarea de anticorpi și așa mai departe.

"Poți greu să te bazezi pe o metodă sau o tehnologie pentru a eradica complet problema", spune Zhang. Studiind superbuctele din diferite părți, combinând noi tactici și metode tradiționale de tratament, vom extinde arsenalul nostru.

Va fi nevoie de câțiva ani înainte ca noile instrumente să fie aprobate pentru utilizare pe scară largă. Și pentru o vreme, metode alternative antimicrobiene vor fi utilizate numai atunci când antibioticele nu mai ajută. Lacul și eficacitatea antibioticelor este principalul motiv pentru care este dificil să le refuzați. Dar, pe termen lung, aceasta va fi singura opțiune.

Cum se pregătesc oamenii de știință pentru o lume fără antibiotice? Ilya Hel

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare