Πενταετές έργο στοχεύει σε νέες θεραπείες κατά ανθεκτικών βακτηρίων
Στη Μισούρι, η σαλάτα μπορεί να αποδειχθεί θανατηφόρα. Στο Κολοράντο, τα κρεμμύδια μπορεί να είναι επικίνδυνα. Για τους βιοχημικούς του Πανεπιστημίου της Οκλαχόμα, αυτές οι ειδήσεις δεν είναι απλώς τίτλοι – είναι προειδοποιήσεις για τους κινδύνους που κρύβουν τα ανθεκτικά βακτήρια και το ανθρώπινο κόστος της αδράνειας.
Η θεραπεία χρόνιων παθήσεων και πολλές χειρουργικές επεμβάσεις εξαρτώνται από τα αντιβιοτικά. Όταν τα βακτήρια γίνονται ανθεκτικά σε αυτά και σε άλλες φαρμακευτικές ουσίες, πολλές από τις ιατρικές μας προόδους κινδυνεύουν να αποτύχουν.
Η έρευνα και οι στόχοι της
Η Χέλεν Ζγκουρσκάγια, καθηγήτρια στο Τμήμα Χημείας και Βιοχημείας του OU, μαζί με τον Βαλεντίν Ρυμπένκοβ, καθηγητή βιοχημείας, ηγούνται ενός πενταετούς έργου με προϋπολογισμό 5,3 εκατομμυρίων δολαρίων, το οποίο χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργίας και Λοιμωδών Νόσων. Σκοπός τους είναι να βρουν νέους τρόπους για να παραδώσουν σωτήρια φάρμακα απευθείας σε ανθεκτικούς παθογόνους μικροοργανισμούς.
Η ανάγκη για αυτή τη δουλειά είναι επιτακτική. Χωρίς νέα φάρμακα, οι ειδικοί προειδοποιούν ότι τα ανθεκτικά βακτήρια θα μπορούσαν να προκαλέσουν το θάνατο έως και 2 εκατομμυρίων ανθρώπων ετησίως μέχρι το 2050.
Η πρόκληση της ανθεκτικότητας
«Συνήθως συμβιώνουμε με τα βακτήρια· εξαρτώμαστε από αυτά για την υγεία του εντέρου και την ανοσία μας», δήλωσε ο Ρυμπένκοβ. «Έχουμε επίσης τρόπους να αμυνθούμε κατά των επιβλαβών βακτηρίων, αν χρειαστεί. Ωστόσο, μερικές φορές οι άμυνές μας αποτυγχάνουν. Όταν αυτό συμβαίνει και τα βακτήρια αναπτύσσονται γρηγορότερα από ό,τι μπορεί να τα καταστρέψει το ανοσοποιητικό μας σύστημα, χρειαζόμαστε αντιβιοτικά.»
Δυστυχώς, η ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα πιο κοινά αντιβιοτικά αυξάνεται ραγδαία παγκοσμίως. Σύμφωνα με την Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας, τον Οκτώβριο του 2025, η ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά αυξάνεται κατά 15% ετησίως, με το 1 στα 6 βακτηριακά λοιμώξεις να είναι ανθεκτικές. Στη Νοτιοανατολική Ασία και την ανατολική Μεσόγειο, το ποσοστό φτάνει το 1 στα 3.
Η στρατηγική των ερευνητών
Στην αναζήτηση λύσεων, οι Ζγκουρσκάγια και Ρυμπένκοβ εστιάζουν σε μια κατηγορία παθογόνων μικροβίων που ονομάζονται γραμμοαρνητικά βακτήρια (GNB). Αυτά έχουν εξελιχθεί σε πολύπλοκες μεθόδους για να προστατεύουν τα εσωτερικά τους κύτταρα από εισβολείς, συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών.
Σε αντίθεση με τα γραμμοθετικά βακτήρια, τα οποία διαθέτουν μία μόνο μεμβράνη, τα GNB έχουν δύο μεμβράνες, συμπεριλαμβανομένου ενός ισχυρού εξωτερικού τοιχώματος. Επιπλέον, τα ανθεκτικά βακτήρια διαθέτουν έναν ισχυρό μηχανισμό «εκροής» – πρωτεϊνικές αντλίες που έχουν σχεδιαστεί για να απομακρύνουν τοξικές ουσίες από το εσωτερικό του κυττάρου. Αυτές οι άμυνες καθιστούν δύσκολη την αποτελεσματική δράση των τρεχουσών κατηγοριών φαρμάκων.
Για να βρουν αδυναμίες στις άμυνες των GNB, οι ερευνητές εξετάζουν τις διεισδυτικές ιδιότητες περίπου 2.000 χημικών και ενώσεων, δοκιμάζοντας τις σε εκατοντάδες παραλλαγές αντλιών εκροής. Σκοπός τους είναι να εντοπίσουν υποψήφιους που θα μπορούσαν να διεισδύσουν στις μεμβράνες των ανθεκτικών παθογόνων, όπως το P. aeruginosa, το E. coli, το K. pneumoniae και το A. baumannii.
Αφού δημιουργήσουν έναν αρχικό χάρτη βιώσιμων ενώσεων, οι ερευνητές σχεδιάζουν να επεκτείνουν τη δουλειά τους για να εξετάσουν ακόμη περισσότερες χημικές ουσίες.
«Σκεφτείτε ένα πλοίο με μια μικρή τρύπα», είπε η Ζγκουρσκάγια. «Χωρίς παρέμβαση, θα βυθιστεί, αργά αλλά σίγουρα. Αλλά αν το πλοίο έχει μια αντλία νερού, απομακρύνει ό,τι συσσωρεύεται. Είναι μια παρόμοια μηχανισμός στα γραμμοαρνητικά βακτήρια. Η δουλειά μας, ως ερευνητές, είναι να βρούμε έναν τρόπο να δημιουργήσουμε μια τρύπα και να απενεργοποιήσουμε την αντλία.»
Με τη βοήθεια της μηχανικής μάθησης, τα εργαστηριακά αποτελέσματα θα δοκιμαστούν σε μια ακόμη μεγαλύτερη βιβλιοθήκη χημικών – «χιλιάδες», όπως είπε η Ζγκουρσκάγια – για να αναζητήσουν μοτίβα και σχέσεις που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες, πιο αποτελεσματικές θεραπείες.
«Δεν υπάρχει εύκολος τρόπος να προβλέψουμε ποιο είδος μορίου μπορεί να περάσει από μια κυτταρική μεμβράνη», δήλωσε ο Ρυμπένκοβ. «Η τεχνητή νοημοσύνη μας βοηθά να πλοηγηθούμε στα δεδομένα.»
Η υπερβολική χρήση αντιβιοτικών αναφέρεται συχνά ως η κύρια αιτία της ανθεκτικότητας των βακτηρίων, αλλά αυτό είναι μόνο ένα μέρος της ιστορίας. «Τα βακτήρια θέλουν να εξαπλωθούν· είναι μια φυσική διαδικασία», είπε ο Ρυμπένκοβ. «Εξαρτώμαστε από τα βακτήρια για τη ζωή μας, αλλά ορισμένα βακτήρια δεν μας συμπαθούν. Για αυτά, είμαστε απλώς τροφή.»
Οι ερευνητές του OU συνεργάζονται στο έργο με τον Πάολο Ρούγκερον, καθηγητή στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Καλιάρυ στην Ιταλία.
