Νέο αντιβιοτικό βρέθηκε στο κοινό ζιζάνιο
Τα άγρια φυτά θα μπορούσαν να αποτελέσουν θησαυρό νέων αντιβιοτικών για την αντιμετώπιση του παγκόσμιου προβλήματος της μικροβιακής αντοχής.
Ερευνητές στην Ελβετία έκαναν αυτήν την πρόταση αφού ανακάλυψαν μια ένωση με έναν νέο τύπο αντιβιοτικής δράσης στο φύλλο του κάρδαμου thale, ένα κοινό ζιζάνιο.
Πολλά από τα σημερινά αντιβιοτικά προέρχονται από φυσικές ενώσεις που παράγονται από βακτήρια που ζουν στο έδαφος. Τα βακτήρια τα παράγουν για να αμυνθούν από άλλους μικροοργανισμούς.
Αλλά η νέα μελέτη - τώρα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Φύση Μικροβιολογία - προτείνει ότι τα άγρια φυτά θα μπορούσαν επίσης να είναι μια πλούσια πηγή αντιβιοτικών.
Τα μέρη των φυτών που ζουν πάνω από το έδαφος είναι συλλογικά γνωστά ως η φυλόσφαιρα. Η μελέτη επικεντρώνεται σε ένα συγκεκριμένο «οικοσύστημα» της φυλόσφαιρας - συγκεκριμένα στην επιφάνεια των φύλλων ενός κοινού ζιζανίου.
Επειδή αυτό το οικοσύστημα στερείται θρεπτικών ουσιών, υπάρχει «έντονη ανταγωνιστική πίεση» μεταξύ των πολλών μικροοργανισμών που το κατοικούν, λέει η συν-ανώτερη συγγραφέας της μελέτης Julia Vorholt, καθηγήτρια στο Ινστιτούτο Μικροβιολογίας στο ETH Ζυρίχη της Ελβετίας.
«Ως αποτέλεσμα», εξηγεί, «τα βακτήρια παράγουν μια ποικιλία ουσιών που τους επιτρέπουν να υπερασπιστούν το βιότοπό τους».
Αντιμικροβιακή αντίσταση: Μια παγκόσμια απειλή
Τα αντιμικροβιακά είναι φάρμακα που έχουν σχεδιαστεί για να σκοτώνουν ή να σταματούν την ανάπτυξη μικροοργανισμών όπως ιούς, μύκητες, βακτήρια, ζύμες και παρασιτικά σκουλήκια. Τα αντιβιοτικά είναι αντιμικροβιακά που στοχεύουν βακτήρια, αλλά ο όρος χρησιμοποιείται συχνά εναλλακτικά με αντιμικροβιακά.
Η μικροβιακή αντοχή αναπτύσσεται όταν οι μικροοργανισμοί αλλάζουν σε απόκριση στα αντιμικροβιακά φάρμακα και τελικά παύουν να υποκύπτουν σε αυτά. Αυτό καθιστά πιο δύσκολη τη θεραπεία των λοιμώξεων που προκαλούν.
Η ικανότητά μας να θεραπεύουμε ακόμη και τις κοινές λοιμώξεις υπονομεύεται όλο και περισσότερο από την αυξανόμενη εξάπλωση νέων μηχανισμών αντιμικροβιακής αντοχής. Αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη ανάρρωση από ασθένεια, αυξημένη αναπηρία και θάνατο.
Ένας ιδιαίτερος τομέας ανησυχίας, για παράδειγμα, είναι η θεραπεία της φυματίωσης (TB). Η εκτεταμένη ανθεκτική στα φάρμακα μορφή της μολυσματικής νόσου έχει πλέον βρεθεί σε 105 χώρες και είναι ανθεκτική σε «τουλάχιστον» τέσσερα κύρια φάρμακα κατά της φυματίωσης.
Μικρό φυτό με μεγάλες δυνατότητες
Η καθηγήτρια Vorholt και οι συνεργάτες της διερεύνησαν περισσότερα από 200 είδη βακτηρίων που ζουν στα φύλλα του Arabidopsis thaliana, ένα μικρό άγριο φυτό με τα κοινά ονόματα thale κάρδαμο και ποντίκι-αυτί κάρδαμο.
Arabidopsis χρησιμοποιείται ευρέως ως πρότυπο οργανισμός από επιστήμονες που ενδιαφέρονται για τη βιολογία και τη γενετική των ανθοφόρων φυτών. Αυτό οδήγησε σε μια μεγάλη βιβλιοθήκη γενετικών πληροφοριών που περιλαμβάνει αποκωδικοποιημένα γονιδιώματα των βακτηρίων που αποικίζουν τις επιφάνειες των φύλλων του φυτού.
Μέχρι τώρα, κανείς δεν είχε αναλύσει αυτά τα δεδομένα με σκοπό να ανακαλύψει «μη χαρακτηρισμένα φυσικά προϊόντα» στη φυλόσφαιρα του φυτού.
«Εφαρμόσαμε τεχνικές βιοπληροφορικής», λέει ο καθηγητής Vorholt, «για τη διερεύνηση συστάδων γονιδίων που είναι σε θέση να ελέγχουν την παραγωγή ουσιών και επομένως θα μπορούσαν να έχουν επίδραση σε άλλα βακτήρια».
Αφού διεξήγαγε αρκετές δοκιμές, η ομάδα βρήκε 725 μοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφορετικών στελεχών βακτηρίων. Οι αλληλεπιδράσεις ήταν βακτηρίων που στοχεύουν το ένα στο άλλο και, σε ορισμένες περιπτώσεις, είχαν ως αποτέλεσμα την πρόληψη της ανάπτυξής τους.
Σε αυτό το στάδιο, ωστόσο, δεν ήταν σαφές εάν οι ενώσεις που εμπλέκονται στις αλληλεπιδράσεις ήταν μοναδικές σε αυτόν τον βιότοπο ή όχι. Επίσης, είχαν εντελώς νέα αντιβιοτικά χαρακτηριστικά;
Η εύρεση ουσιών με προηγουμένως άγνωστους αντιμικροβιακούς μηχανισμούς είναι ένας σημαντικός στόχος για την καταπολέμηση της μικροβιακής αντοχής.
Αντιβιοτικό με «άνευ προηγουμένου δομή»
Έτσι, στο επόμενο στάδιο της μελέτης, οι ερευνητές εξέτασαν τη χημική σύνθεση των ουσιών που βρήκαν. Επικεντρώθηκαν σε ένα «ιδιαίτερα παραγωγικό» στέλεχος βακτηρίων που ονομάζεται Brevibacillus sp. Φύλλο182.
Μια ανάλυση των ενώσεων και των «συστάδων γονιδίων» του στελέχους αποκάλυψε έναν αριθμό ενώσεων με αντιβιοτική ισχύ. Ειδικότερα, που ονόμαζαν macrobrevin, είχε «μια άνευ προηγουμένου δομή φυσικών προϊόντων».
«Τώρα πρέπει να διευκρινίσουμε εάν το macrobrevin και άλλες νεοανακαλυφθείσες ουσίες είναι επίσης αποτελεσματικά έναντι των βακτηρίων που προκαλούν ασθένειες στον άνθρωπο», λέει ο συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης Jörn Piel, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής στο Ινστιτούτο Μικροβιολογίας στο ETH Zurich.
Προσθέτει ότι αυτός και η υπόλοιπη ομάδα ενθουσιάζονται από το γεγονός ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν πολλά φυσικά αντιβιοτικά που περιμένουν να βρεθούν στη «σχετικά ανεξερεύνητη φυλόσφαιρα».
«Τα ευρήματά μας επιβεβαιώνουν ότι αξίζει να επεκταθεί η αναζήτηση αντιβιοτικών στη φύση».
Καθ. Jörn Piel
