Egyes becslések szerint, ha nem teszünk ellenük valamit, a szuperbaktériumok évente 10 millió embert ölhetnek meg, és 2050-re már évi 100 milliárd dolláros költséget okoznak a világon. Nemcsak arról van szó, hogy valamilyen klasszikus fertőzés révén keserítik az életünket, hanem minden műtét alkalmával veszélybe kerülhetnek a betegek, mert a nagy műtéti sebeken keresztül behatoló kórokozókat nem tudjuk megállítani. Azok a betegek pedig, akiknek a kezeléséhez le kell gyengíteni az immunrendszerüket - például a szervátültetések esetében -, különösen nagy veszélyben forognak majd. Azaz a korábban oly ártalmatlannak tűnő baktériumok a gyógyítás széles területeit veszélyeztetik, méghozzá nagyon komolyan. A Popular Science magazin tekintette át a helyzetet és a védekezés várható új irányait.
A rezisztens baktériumok elleni védekezés érdekében új módszerekre és új szövetségesekre - például baktériumölő vírusokra - van szükségünk. Minden módszernek megvannak az előnyei és hátrányai, amelyeket a tudósoknak mérlegre kell tenniük a gyakorlati bevezetéshez. Nagy valószínűséggel nem lesz egyetlen megoldás, amely minden kórokozót képes legyőzni vagy kordában tartani. Mára azonban kikristályosodott néhány módszer, amely a baktériumokkal folytatott háború új szakaszában hatékony fegyverként szolgálhat.
A betolakodók hatástalanítása
A baktériumokat nem mindig kell megölni ahhoz, hogy semlegesítsük őket. Vannak eljárások, amelyek közvetett módon támadja meg azokat a fegyvereket, amelyek olyan veszélyessé teszik a baktériumokat. Így - mivel a fertőzés következményei nem válnak súlyossá - az immunrendszernek esélye van, hogy leküzdje a kórokozókat, amelyek nem harcolnak aktívan.
Sok baktérium elfedi, titkosítja a gazdaszervezet sejtjeit károsító toxinjait. Az egyik gyakori típus a pórusképző toxin, amely lyukakat üt a sejteken. Ezzel támad az MRSA, az E-coli, a listeria és a lépfenét okozó baktérium, ahogy a kígyók, skorpiók és tengeri anemónák is így mérgeznek.
San Diegóban, a Kaliforniai Egyetemen kifejlesztettek egy módszert, amely lenullázza ezeket a toxinokat. Vörösvérsejtekből kinyert membránokkal burkolt nanorészecskéket küldenek a kórokozók közé, amelyek megtámadják a célmembránokat, de a naorészecskék szivacsként felszívják a toxinokat. A fegyvertelenül maradt baktériumokat aztán már könnyebben legyőzi az immunrendszer.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A nanorészecskék - amelyek többnyire műanyagból vagy fémből, például ezüstből készülnek - szintén károsíthatják a baktériumokat a védő sejtmembránjuk megrongálásával, vagy DNS-károsodást okozva. A nanorészecskék könnyen kezelhetőek, mert alapvetően magukat építik fel. A nanorészecskék azonban drágábbak lehetnek, mint a hagyományos antibiotikumok, és megfelelő helyre irányításuk is nehézségekkel járhat a szervezetben. Egy másik megoldandó feladat, hogy a nanorészecskék olyan anyagokból készüljenek, amelyek nem indítanak azonnal immunválaszt, és idővel lebomlanak, így nem halmozódnak fel a szervezetben.
Speciális szállítás
A meglévő antibiotikumok is hatékonyabbá tehetőek alternatív megoldások alkalmazásával. A tudósok azt vizsgálják, hogyan lehet nanorészecskéket felhasználni a rákgyógyszerek és az antibiotikumok célba juttatására. A hagyományos gyógykezelés során az antibiotikumok az egész szervezetben elterjednek, és nagy adagokban alkalmazva mérgezőek a kórokozók számára. A nanorészecskékkel azonban - amelyek mindegyikébe több ezer gyógyszermolekula tölthető be - koncentráltan lehet a hatóanyagot a szükséges helyre eljuttatni. Hozzátapadnak a baktérium membránjához, és folyamatosan felszabadítják a gyógyszert, ami azt jelenti, hogy utóbbi hatékonysága a dózis növelése nélkül is igen nagy mértékben javítható. Ez felboríthatja a baktériumok ellenállási mechanizmusát, mert nem képesek rezisztens mechanizmusokat kialakítani a gyógyszercunami ellen.
A nanorészecskéknél - mert méretük nagyon hasonlít a vírusokéra - problémát okoz az immunrendszer működése. Testünk arra van felkészülve, hogy szabaduljon meg ezeketől a nanorészecskéktől vagy vírusoktól . Azaz a nanorészecskéket meg kell védeni. A San Diegó-i vérlemezkés álcázás ebben is segíthet: ebben az esetben a nanorészecske kívülről úgy néz ki, mint egy igazi sejt.
Közvetlen támadás
Néha azonban nincs szükség trükkökre, mert a hagyományos antibiotikumok közül sok teljesen megöli a baktériumokat. Az egyik stratégia a mesterséges antimikrobiális peptidek (AMP) különféle változatainak megtervezése. Ezek az anyagok a mikrobák, növények és egyes állatok (például a tasmaniai ördögök) veleszületett immunválaszának részét képezik. Az AMP vegyületek megtámadják a kórokozó membránját, és a sejten belül is pusztítást okozhatnak.
Nemrégiben amerikai tudósok tengeri zsákállatokban fedeztek fel nem mérgező AMP-t, amelyhez néhány aminosavat adva igen hatékony szert sikerült előállítaniuk. Amikor E. colival és MRSA-val fertőzött egereket kezeltek vele, az AMP felpörgette a rágcsálók immunrendszerét, ezzel pedig lelohasztotta a gyulladást, és megnövelte a fehérvérsejtek termelését is. Az antimikrobiális peptidek a kórokozók széles skáláját képesek legyőzni, és a baktériumok nehezen tudnak velük szemben rezisztensé válni. Hagyományos antibiotikumokkal összehasonlítva ezek a peptidek gyakran hatékonyabbak.
Az AMP-k viszonylag rövid aminosavakból , a fehérjék építőköveiből építkeznek. Ez egyszerűvé teszi, hogy mesterségesen létrehozzák, habár a folyamat jelenleg időigényes és drága. Ezért a kutatók olyan módszereket keresnek, amelyek az AMP-ket olcsóbban építik fel, például mikrobákat programoznak az előállításukra, nem pedig gépekre támaszkodnak.
Vannak azonban aggályok, hogy az AMP-k a gazdasejtben nem várt változásokat okozhatnak, kicsúszhatnak az ellenőrzés alól, és kiszámíthatatlanná válhat a hatásuk. Illetve, mint az antibiotikumok különféle alternatíváinál, nehézséget jelent, hogy miként juttassák el őket a megfelelő helyre, hogy hatékonya fejthessenek ki hatást. Rövid távon éppen ezért a helyi alkalmazások tűnnek megvalósíthatónak. Például olyan peptidtartalmú krémeket alkothatnak meg, amelyek bőrfertőzések vagy nyitott sebek esetében lesznek használhatóak. De segítségükkel készülhetnek antibakteriális tulajdonságú asztalok, számítógépek, sebészeti eszközök vagy katéterek, amelyeket ilyen anyaggal vonnak be, hogy megakadályozzák rajtuk a kórokozó megtelepedését.
Újra érzékennyé tenni
A baktériumok gyengítésének másik módja, hogy megszüntetik az antibiotikumokkal szembeni ellenállásukat. A baktériumok pusztítására specializálódott vírusokat, a bakteriofágokat például ilyen küldetésekre lehet használni. A fágok rendkívül hatékony baktériumgyilkosok. A kutatók ráadásul a géntechnológiát felhasználva új harci képességeket is adhatnak nekik, amelyekkel helyreállíthatják a baktériumok érzékenységét a hagyományos gyógyszerekre.
Az újraprogramozott fágok olyan baktériumokra csaphatnak le, amelyek antibiotikum-rezisztenciát kódoló géneket hordoznak. A fágok vagy törlik ezt a képességet, vagy megölik a baktériumokat. A rezisztens baktériumok ártalmatlanná válása vagy pusztulása miatt a fennmaradó baktériumnépesség a gyógyszereknek már nem képes ellenállni.
A baktériumok másik védekezési módja, hogy olyan biofilm páncélt vonnak maguk köré, amelyen az antibiotikumok nem képesek áthatolni. A fágokat úgy programozzák, hogy ezen a biofilmen ejtsenek sérüléseket, és a lyukakon át a gyógyszer már elérheti és elpusztíthatja a baktériumot. A fágok különféle módon működnek. Van, amelyik bejuttatja a DNS-ét a baktériumba, ezzel pedig valóságos belső robbanást idéz elő, míg mások parazitaként tapadnak a mikrobákra. A természetes képességek fokozásával még pusztítóbb antimikrobiális szerek fejleszthetőek ki.
A fágokat egyelőre csak nagyon korlátozottan használják humánterápiára. Pedig a tapasztalatok azt mutatják, hogy legalább olyan hatékonyak, mint az antibiotikumok. Ahhoz, hogy alkalmazásba lehessen vonni őket, még sok klinikai humánvizsgálatra van szükség, amely megerősíti hatásosságukat és veszélytelenségüket. Nagy előnyük, hogy gyorsan és nagy mennyiségben képesek reprodukálni magukat. De jelentős félelmek is kapcsolódnak hozzájuk. Például, hogy az antibiotikum-rezisztenciáért felelős géneket nem eltörlik, hanem átviszik egyik baktériumból a másikba. Illetve az immunrendszer reakcióját is kiválthatják. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a fágok nem ártanak az emberi szöveteknek, de erről teljes bizonyossággal meg kell győződni.
Személyre szabott terápiák
Ha felfedeznek egy káros baktériumot, általában megtalálják az elpusztítására alkalmas fágot is. Ez pedig lehetővé teszi, hogy szelektív hatású gyógyszereket fejlesszenek ki. A hagyományos antbiotikumos kezelés olyan, mint a szőnyegbombázás. Mindent elpusztít, amit eltalál. Így az emberi szervezet számára hasznos vagy akár nélkülözhetetlen baktériumokat is. Ez pedig lehetővé teszi az olyan opportunista fajoknak, mint a hasmenést okozó Clostridium difficile , hogy elszaporodjanak a szervezetben.
A specializált fágok azonban esélyt kínálnak rá, hogy a jó baktériumok életben maradjanak, a rosszak pedig elpusztuljanak. Habár az egyes fágok előállítása nem túl költséges, ha több- vagy sokféle baktérium ellen kell fellépni, akkor koktélt kell kikeverni, amelynek előállítása már sokkal komplikáltabb, és persze az olcsóságnak is búcsút inthetünk.
Az egyedi terápiák pedig csak akkor működhetnek, ha pontosan sikerül meghatározni, hogy milyen baktériumok okozták a fertőzést. Ezek ellen kell szűk spektrumú hatóanyagokat, köztük fágokat harcba küldeni. Ez egyelőre nagyon költségesnek tűnik. De talán egyszer a diagnosztika és a hatóanyag-előállítás is olyan mértékben felgyorsul, ami lehetővé teszi e megoldások mind szélesebb körű bevezetését. Azaz a diagnosztika fejlesztése legalább annyira fontos, mint a hatóanyagok megtalálása.
Mit hoz a jövő?
Ez is érdekelhet
Az ugyan nyilvánvaló, hogy a baktériumokkal folytatott küzdelemben nem maradunk védtelenül, de ha olyan biztonságos helyzetet szeretnénk kialakítani, mint amilyen az antibiotikumok virágkora volt, akkor sok munka vár ránk. Ezt az ideális állapotot talán sohasem érhetjük el. Az új gyógyszerek létrehozását ugyanis sok tényező gátolja. A biológiai, orvosi problémák mellett például az üzletiek is. A gyógyszergyártók nem szívesen költenek ilyen célokra nagy összegeket, mert a baktériumok túlságosan is változékonyak, az ellenük kifejlesztett hatóanyagok, gyógyszerek pedig nem maradhatnak elég ideig a piacon, hogy fedezzék a ráfordításokat, és megfelelő profitot is termeljenek. Ez a helyzet rámutat arra is, hogy a jövőben sem fog nyugvópontra jutni a baktériumok elleni védekezés kérdése, hiszen újabb és újabb módon cselezik majd ki a támadásainkat, vagy kerülik meg védelmi rendszereinket. Amire a válasz megint csak újabb, hatékonyabb módszerek kifejlesztése lehet. Ezért sürgetik egyre többen, hogy globális alapokból finanszírozzák a gyógyszerkutatást azokon a területeken, ahol a magánvállalatoknak nem éri meg a szerepvállalás. Ám ennek bevezetése legalább annyira nehéz, mint leküzdeni a rezisztens baktériumokat.
