Vědci z Technionu – Izraelského technologického institutu v Haifě vyvinuli způsob měření dlouhodobých účinků antibiotických kombinací, tzv. antibiotických koktejlů, které jsou využívány ve snaze zabránit rychlému rozvoji rezistence bakterií vůči léčivům, která nastává, pokud jsou užívána jen jednotlivá antibiotika.
Vědci z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě zaměřili svůj výzkum na přesné zjištění vedlejších účinků antibiotika Gentamicinu a objevili, jak snížit jeho škodlivý účinek na ledviny.
Antibiotické koktejly
V časopise Nature vyšel článek shrnující výsledky výzkumu pod názvem „Antibiotic combinations reduce Staphylococcus aureus clearance“, který vedli výzkumníci Technionu, profesor Roy Kishony z Fakulty biologie a Dr. Viktória Lázár, postdoktorandka, která nyní pracuje v oddělení syntetické a systémové biologie Biologického výzkumného centra v Szegedu v Maďarsku.
Jak již z názvu studie plyne, výzkumníci se zaměřili na bakterii Staphylococcus aureus (zlatý stafylokok), značně virulentní bakterii se získanou odolností proti řadě antibiotik, která je původcem řady infekcí. Studie byla provedena jak na kulturách této bakterie v laboratoři, tak na zvířecím modelu – larvách můry Galleria mellonella.
Vědci na jednu stranu zjistili, že v mnoha případech může kombinace několika antibiotik dlouhodobě snižovat účinnost léčby – tedy kombinace léků může být méně účinná než každý jednotlivý lék. Na druhou stranu však některé specifické kombinace léků brání vzniku rezistence, a tím pacienta dlouhodobě chránit před agresivními bakteriemi.
Antibiotic combinations reduce Staphylococcus aureus clearance – článek na webu Nature
Moderní antibiotika byla objevena přes přibližně sto lety a v roce 1945 za jejich výzkum získali Nobelovu cenu Alexandr Fleming, Howard Walter Florey a Ernst Boris Chain. Od té doby antibiotická léčba zachránila obrovské množství lidských životů a umožnila léčbu řady dosud neléčitelných chorob. Současně s nasazením antibiotik si však na ně začaly bakterie „zvykat“ a při časté antibiotické léčbě dokonce vytvářet rezistenci. Mezi odborníky tak již léta panuje obava z „postantibiotické doby“, kdy bakterie nebude možné antibioticky ničit a lidé bude znovu umírat na dnes vcelku banální infekce.
Jen v USA postihují infekce rezistentní vůči antibiotikům každoročně více než 2,8 milionu osob, což má za následek více než 35 000 úmrtí ročně. Neustále se objevují a celosvětově šíří nové mechanismy rezistence, které ohrožují schopnost léčit běžné infekční nemoci, jako je zápal plic, tuberkulóza a sepse.
Výzkumníci univerzit a farmaceutických společností po celém světě proto intenzivně pracují na hledání řešení, které by umožnilo antibiotickou léčbu i nadále. Jednou z cest je výzkum antibiotických koktejlů.
Bezpečnější Gentamicin
Vědecký tým vedený profesorem Jaakovem Nahmiasem (Yaakov Nahmias), ředitelem Grassova centra pro bioinženýrství Hebrejské univerzity v Jeruzalémě a zakladatelem biotechnologického startupu Tissue Dynamics, objevil nový mechanismus poškození ledvin způsobený lékem Gentamicinem.
Gentamicin je běžně používané antibiotikum, které Světová zdravotnická organizace (WHO) považuje za základní lék. Antibiotika tohoto druhu (aminoglykosidy) způsobují poškození ledvin až u 25 % hospitalizovaných pacientů, což například v USA je závažný problém pro více než 37 milionů Američanů, kteří podle odhadů trpí chronickým onemocněním ledvin.
Akademický tým spolupracoval se společností Tissue Dynamics na vývoji bionické mikronádoby, v níž jsou elektrooptické senzory – zhruba o šířce poloviny jednoho lidského vlasu – zabudovány do tkáně lidské ledviny. Čip napodobuje normální lidskou fyziologii a produkuje mnohem přesnější chování než malá zvířata. Senzory umožnily týmu Hebrejské univerzity měřit hromadění glukózy v mikroledvinách, které vedlo k rychlému hromadění lipidů a poškození ledvin.
Tento problém se přitom dříve nepodařilo odhalit, protože testování léků probíhalo na myších. „Mechanismus, který jsme objevili, je specifický pro člověka,“ uvedl profesor Nahmias, „lidé si vytvářejí lipidy z cukru, zatímco hlodavci si je vytvářejí převážně z tuků obsažených ve stravě.“
Zablokování reabsorpce glukózy v ledvinách pomocí diabetického léku empagliflozinu zablokovalo toxicitu antibiotik.
Aminoglycoside-induced lipotoxicity and its reversal in kidney on chip – článek na webu Lab on a Chip
„Jedná se o dramatickou ukázku toho, že bionická technologie, která kombinuje senzory s lidskou tkání, by mohla rychle posunout vývoj léků kupředu,“ konstatoval profesor Nahmias, jehož společnost Tissue Dynamics byla nedávno vybrána mezi pět nejlepších společností zabývajících se výrobou tzv. „orgánů na čipu“ (organ-on-chip) na světě.