Παρά την επιτακτική ανάγκη εξεύρεσης νέων αντιβιοτικών, πολλοί επιστήμονες και υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής αντιμετωπίζουν τη μικροβιακή αντοχή από άλλες οπτικές γωνίες. Το Nature Index έριξε μια ματιά στις οπτικές αυτές και εστίασε σε τρεις μεθόδους για την καταπολέμηση της μικροβιακής αντοχής, τις οποίες και σας παρουσιάζει το pet-in.gr.

Καθαρισμός πλάσματος

Το νερό που ενεργοποιείται με πλάσμα, εμπλουτισμένο με χημικά ασταθείς εκδοχές του οξυγόνου και του αζώτου – γνωστές και ως ρίζες και αντιδραστικά είδη – εξετάζεται ως ένα πιθανό νέο απολυμαντικό. «Αν τα βακτήρια κατακλύζονται από ρίζες, τότε καταλήγουν να πεθαίνουν», λέει η Καταρίνα Ρίχτερ, ερευνήτρια Βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας στην Αυστραλία.

Η Ρίχτερ και οι συνάδελφοί της μελετούν πόσο γρήγορα το νερό που ενεργοποιείται με πλάσμα μπορεί να καθαρίσει τις πληγές που έχουν μολυνθεί από βακτήρια Staphylococcus aureus (Χρυσίζων σταφυλόκοκκος) ανθεκτικά στη μεθικιλλίνη (MRSA), εν συγκρίσει με τις πληγές που αφήνονται χωρίς θεραπεία.

Επίσης, την ίδια τεχνική συγκρίνουν και με τη χορήγηση αντιβιοτικού μέσω στάγδην ενδοφλέβιας χορήγησης. Η ίδια κρίνει ότι τα πρώτα αποτελέσματα -τα οποία δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί- είναι ενθαρρυντικά. «Η θεραπεία βελτίωσε το τραύμα και καθάρισε τη μόλυνση γρηγορότερα από ό,τι αν έμενε χωρίς θεραπεία», αναφέρει. Παρότι δεν αποδείχθηκε το ίδιο αποτελεσματική με τη θεραπεία με αντιβιοτικά, η Ρίχτερ θεωρεί ότι γι’ αυτό ενδεχομένως ευθύνεται ο πειραματικός σχεδιασμός. Συμπλήρωσε, ωστόσο, ότι η σύγκριση μεταξύ των δύο δεν είναι και τόσο βάσιμη, επειδή έγινε σύγκριση μεταξύ δύο ανόμοιων πραγμάτων. Συγκεκριμένα, δήλωσε: «Συγκρίναμε με ενδοφλέβια αντιβιοτικά και αυτό δεν συγκρίνει μήλα με μήλα. Θα ήταν πιο δίκαιο να συγκρίνουμε τη θεραπεία με αντιβιοτικά που χορηγούνται τοπικά. Η επόμενη μελέτη μας θα έχει καλύτερους χειρισμούς».

Το «θαυματουργό» μέταλλο

Τα βακτήρια, παρότι εντοπίζονται ως μεμονωμένα κύτταρα στη φύση, μπροστά στην απειλή των φαρμάκων και των αντισηπτικών συναθροίζονται και δρουν συνδυαστικά, βοηθώντας το ένα το άλλο. Το επιτυγχάνουν αυτό σχηματίζοντας μια δομή γνωστή ως βιοφίλμ ή βιοϋμένιο (biofilm), η οποία φιλοξενεί ομάδες βακτηρίων που συμβιώνουν εντός του γλοιώδους περιβάλλοντός της. Τα βιοϋμένια συνιστούν έναν φυσικό μηχανισμό επιβίωσης που χρησιμοποιούν τα βακτήρια, ώστε να προστατεύουν τα μεμονωμένα κύτταρα που κατοικούν στο εσωτερικό τους. Από αυτά πιστεύεται ότι προκαλείται, κατά προσέγγιση, το 80% των χρόνιων λοιμώξεων σε ανθρώπους.

Το μεταλλικό στοιχείο γάλλιο (Ga) διακόπτει την πρόσληψη σιδήρου από τα βακτήρια, γεγονός που σταδιακά τα σκοτώνει στερώντας τους την τροφή τους. Εξαιτίας αυτού, τα φάρμακα με γάλλιο αποτελούν μια οδό που διερευνάται ως τρόπος υπονόμευσης των βιοϋμενίων. Επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, στο Ηνωμένο Βασίλειο, διαπίστωσαν ότι οι ενώσεις γαλλίου μπορούν να μειώσουν την ανάπτυξη των βακτηρίων έως και κατά 87%. Η εργασία τους είναι βασισμένη στα αποτελέσματα των ερευνητών του Πανεπιστημίου Shanghai Jiao Tong στην Κίνα που έδειξαν ότι το γάλλιο μπορεί να διαλύσει αποτελεσματικά τη δομή των βιοϋμενίων MRSA, επιτρέποντας τη θανάτωση των βακτηρίων με το ένα δέκατο της συνήθους δόσης ενός αντιβιοτικού. Τώρα, η έρευνα επικεντρώνεται στον καλύτερο τρόπο χορήγησης του γαλλίου και στην ποσότητα της δόσης.

Η μοριακή «βίζα»

Ένα αντιβιοτικό θα πρέπει να έχει τρία βασικά χαρακτηριστικά:

• διαλυτότητα
• ικανότητα εύκολης σύνδεσης με τα βακτήρια και
• ικανότητα διείσδυσης στις κυτταρικές μεμβράνες

Γίνεται, συνεπώς, αντιληπτό ότι ο σχεδιασμός ενός νέου αντιβιοτικού αποτελεί δύσκολο έργο.

Εξαιτίας αυτής της δυσκολίας, ορισμένοι ερευνητές προτιμούν -αντί να δημιουργούν εντελώς νέα αντιβιοτικά- να «ξεψαχνίζουν» μεγάλες ψηφιακές βιβλιοθήκες, ώστε να ερευνήσουν ποιες από τις ήδη υπάρχουσες ενώσεις ενδέχεται να έχουν αυτό που χρειάζεται. «Υπάρχουν καθιερωμένες μέθοδοι για τον προσδιορισμό και την αξιολόγηση των δύο πρώτων χαρακτηριστικών εντός ολίγων λεπτών, αλλά η διαπερατότητα είναι το κομμάτι που λείπει από το παζλ», αναφέρει ο Τζαβάντ Ντεϊλάμι, χημικός υπολογιστικής χημείας (κλάδος της χημείας που χρησιμοποιεί προσομοιώσεις σε υπολογιστές για την επίλυση χημικών προβλημάτων) στην νεοφυή βιοτεχνολογική εταιρεία BIOptimize στη Σιγκαπούρη.

Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες συχνά αξιολογούν ενώσεις που -σε θεωρητικό έστω επίπεδο- θα ήταν καλές στο να σκοτώνουν βακτήρια, αλλά συναντούν εμπόδιο κι αποτυγχάνουν στο κομμάτι της διείσδυσης στο εσωτερικό των βακτηρίων, σύμφωνα με τον ίδιο. «Είναι σαν να φτάνουν σε ένα σύνορο αλλά να μην έχουν βίζα για να περάσουν».

Ο Ντεϊλάμι έχει κατασκευάσει ψηφιακά την εξωτερική κυτταρική μεμβράνη ενός βακτηρίου και τη χρησιμοποιεί για να πραγματοποιεί προσομοιώσεις, δοκιμάζοντας την ικανότητα των μορίων να διαπερνούν τις μεμβράνες. Το εν λόγω μοντέλο επιτρέπει στον ερευνητή να υπολογίζει τη διαπερατότητα της εκάστοτε ένωσης, μέσω του καθορισμού των παραγόντων που επηρεάζουν το επίδοξο φάρμακο την ώρα που διαπερνά τις κυτταρικές μεμβράνες ή κατόπιν της αποτυχίας του να το κάνει.

«Τρέχοντας» προσομοιώσεις γνωστών μοριακών δομών μέσω του προγράμματος με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης (AI), ο Ντεϊλάμι και η ομάδα του είναι σε θέση να προσδιορίσουν τις ιδιότητες που πρέπει να χαρακτηρίζουν μια ένωση ώστε να αυξηθεί η διαπερατότητά της. Κι αυτή η γνώση προβλέπεται να αποτελέσει πολύτιμη βοήθεια στην ατέλειωτη αναζήτηση σε τεράστιους όγκους πληροφοριών για τον εντοπισμό ήδη υπαρχόντων φαρμάκων με τις ζητούμενες κάθε φορά ιδιότητες.