Výzkumná skupina pod vedením docentky biochemie Catherine Volle na americké Cornell College se zaměřuje na zkoumání buněčných reakcí bakterií na potenciální nová léčiva. Ve své nejnovější studii publikované v odborném časopise AppliedPhys vědci odhalili překvapivý fenomén, který může zkomplikovat vývoj nových lékových kombinací proti rezistentním infekcím. Při vystavení vysokým koncentracím antimikrobiálního peptidu Magainin 2 bakterie Escherichia coli namísto očekávaného změkčení a rozpadu buněčné stěny svému okolí bránily zpevněním vnějšího povrchu. Tento biomechanický obranný mechanismus zamezuje pronikání dalších léčivých látek do buněk.
- Bakterie E. coli při vysoké koncentraci peptidu Magainin 2 zpevní svou stěnu namísto předpokládaného rozpadu.
- Změna biomechanických vlastností zabraňuje vstupu dalších antibiotik do bakteriální buňky.
- Objev komplikuje plánované využití antimikrobiálních peptidů v kombinované léčbě proti rezistentním kmenům.
Bakterie reagují na vysoké dávky nečekanou obranou
Vědecký tým zkoumal účinky peptidu Magainin 2, který je přirozenou součástí imunitního systému a dokáže v buněčné stěně bakterií vytvářet póry. Výzkumníci testovali reakce bakterie E. coli při nízkých, středních a vysokých koncentracích této látky. Zatímco při nižších dávkách buňky po několika minutách podlehly poškození a změkly, u vysokých koncentrací nastal opačný efekt – bakterie ztuhly a izolovaly se před většími molekulami.
Při použití vysokých dávek peptidu se buňka zpevní a uzavře před okolím, což znemožňuje efektivní podávání dalších antibiotik v rámci kombinované terapie.
K měření biomechanických změn použili studenti Sophie Stumbo, Ryan Zurick, Jonathan Azenon a Jonathan Raper společně s profesorkou Volle mikroskop atomové síly v Russell Science Center, doplněný o fluorescenční mikroskop a fluorometr. Podle autorky studie je reakce buněk při vysoké koncentraci srovnatelná s přehuštěným míčem, který se namísto poškození stane ještě pevnějším a tvrdším.
Klinické využití vyžaduje přesné dávkování
Rostoucí antibiotická rezistence představuje globální zdravotní riziko, kvůli kterému tradiční léčiva ztrácejí účinnost. Antimikrobiální peptidy představovaly slibnou cestu buď jako samostatná léčiva, nebo jako prostředek pro narušení obalu bakterie, který by umožnil snadnější vstup dalším antibakteriálním látkám. V klinické praxi je však nutné podávat vysoké dávky, aby se zajistilo spolehlivé potlačení infekce.
Vývoj nových metod boje s bakteriemi naráží na komplexní biomechanické reakce, které nelze snadno předvídat pouze z laboratorních modelů s nízkým dávkováním.
Pokud bakterie na vysokou koncentraci reagují zpevněním buněčné stěny, plánovaná kombinovaná léčba s jinými antibiotiky se stává nefunkční. Výzkumný tým proto zdůrazňuje, že před případným nasazením peptidů v medicíně bude nezbytné detailně prozkoumat přesné poměry a správné dávkování těchto látek.
Jaký je váš názor na vývoj nových typů léčiv proti rezistentním bakteriím? Podělte se o své myšlenky v diskusi pod článkem.
