REKLAMA
Magazyn mgr.farm

Halicyna – przełomowy antybiotyk

wt. 31 marca 2020, 12:58

Choć obecnie cały świat żyje pandemią koronawirusa, nie ulega wątpliwościom, że pozostałe problemy współczesnej medycyny nie zatrzymały się w biegu o prymat najgroźniejszego rywala ludzkości. Światowa Organizacja Zdrowia nadal podtrzymuje, że antybiotykooporność powinna spędzać naukowcom sen z powiek.

Lek nazwano "halicyna" nawiązując do słynnego superinteligentnego komputera HAL 9000 z filmu "2001: Odyseja kosmiczna" Kubricka (fot. Shutterstock)

Lekooporne bakterie zabijają rocznie około 25 tysięcy mieszkańców samej Unii Europejskiej – stąd też strategie pozyskiwania nowych antybiotyków stają się priorytetem. Centra badawczo-rozwojowe sięgają po coraz bardziej alternatywne podejścia, a dzięki jednemu z nich świat dostrzegł halicynę.

Najciemniej pod latarnią

W świecie R&D popularność biją ostatnimi czasy dwie koncepcje: „starym lekiem w nowy cel” oraz etnofarmakologia. Istniejące klasy substancji są badane pod kątem wykorzystania ich potencjału w zupełnie innych, nierejestrowanych jeszcze jednostkach chorobowych – jak choćby chlorochina w przypadku zakażenia SARS-CoV-2 – jednak modne jest także poszukiwanie związków, które bez naukowego profilu niosą pomoc chorym. Jednym z ważniejszych odkryć była oczywiście rapamycyna, antybiotyk makrolidowy, po raz pierwszy wyizolowany w 1975 roku z bakterii Streptomyces hygroscopicus, pochodzących z próbki ziemi pobranej na Wyspie Wielkanocnej, która w językach polinezyjskich znana jest jako Rapa Nui  – stąd nazwa leku. Ale ostatnie lata także przyniosły ciekawe doniesienia…

REKLAMA

Nieznany dotąd szczep bakterii odkrył międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez badaczy ze Swansea University Medical School. Analizowana gleba pochodzi z obszaru Fermanagh w Irlandii Północnej, znanego jako Highlands Boho. Na podstawie badań nowego szczepu nazwanego Streptomyces sp. Myrophorea stwierdzono mi.n., że zahamował wzrost czterech z sześciu najważniejszych patogenów wielolekoopornych zidentyfikowanych przez WHO, w tym oporne na wankomycynę Enterococcus faecium (VRE), oporny na metycylinę Staphylococcus aureus (MRSA), Klebsiella pneumoniae i odporne na karbenepenemy Acinetobacter Baumanie. Ponadto, w badanich zahamował zarówno bakterie Gram dodatnie, jak i Gram ujemne, które różnią się budową ściany komórkowej –  zazwyczaj bakterie G(-) są bardziej odporne na antybiotyki.

REKLAMA

Zapewne oba niekonwencjonalne kierunki poszukiwań nowych molekuł będą pogłębiane, jednak mają one za plecami godnego siebie rywala – sztuczną inteligencję.

AI – sztuczna inteligencja

Być może na pierwszy rzut oka tytuł kojarzy się z pamiętnym kinowym hitem w reżyserii Stevena Spielberga, jednak to niejedyne filmowe zapożyczenie w tym kontekście. Odkryty niedawno niezwykle skuteczny antybiotyk został okrzyknięty na cześć innej superprodukcji. Naukowcy nazwali go halicyną nawiązując do słynnego superinteligentnego komputera HAL 9000 z filmu „2001: Odyseja kosmiczna” Kubricka.

Halicyna (SU-3327) jest związkiem chemicznym, który działa jako inhibitor enzymu kinazy N-końcowej c-Jun (JNK). Początkowo badano go w leczeniu cukrzycy, ale rozwój tego zastosowania nie był kontynuowany z powodu złych wyników testów. W Massachusetts Institute of Technology (MIT) naukowcy postanowili przeprowadzić badania in silico na szeroką skalę w celu wyodrębnienia potencjalnych środków przeciwbakteryjnych. Model opracowany przez inżynierów MIT jest w stanie przeanalizować ponad 100 milionów związków chemicznych w ciągu kilku dni. Celem naukowców było znalezienie cząsteczek, które zabijają bakterie przy użyciu innych mechanizmów niż te znane i wykorzystywane w istniejących już lekach.

Na początku projektu naukowcy zaprojektowali swój model w celu wyszukania cech chemicznych, które czynią cząsteczki skutecznymi w zabijaniu E. coli. Aby to zrobić, wytrenowali model na około 2500 cząsteczkach, w tym około 1700 lekach zatwierdzonych przez FDA i zestawie 800 naturalnych produktów o różnorodnych strukturach i szerokiej gamie bioaktywności. Po przeszkoleniu modelu naukowcy przetestowali go na Broad Repurposing Hub, bibliotece złożonej z około 6000 związków. Model wybrał jedną cząsteczkę, która miała mieć silne działanie przeciwbakteryjne i miała strukturę chemiczną inną niż wszelkie istniejące antybiotyki. Korzystając z innego modelu uczenia maszynowego, naukowcy wykazali również, że cząsteczka ta prawdopodobnie miałaby niską toksyczność dla komórek ludzkich.

REKLAMA

Naukowcy przetestowali go na dziesiątkach szczepów bakteryjnych izolowanych od pacjentów, jak również w hodowlach in vitro i odkryli, że był w stanie wyeliminować wiele lekoopornych szczepów, w tym Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii i Mycobacterium tuberculosis. Lek działał na każdy testowany gatunek, z wyjątkiem Pseudomonas aeruginosa. Aby przetestować skuteczność halicyny u żywych zwierząt, naukowcy wykorzystali ją do leczenia myszy zakażonych A. baumannii – zastosowany przez badaczy szczep był oporny na wszystkie znane antybiotyki, ale zastosowanie maści zawierającej halicynę całkowicie usunęło infekcje w ciągu 24 godzin.

Wstępne badania sugerują, że halicyna zabija bakterie, zaburzając ich zdolność do utrzymywania gradientu elektrochemicznego na błonach komórkowych. Gradient ten jest niezbędny między innymi do wytworzenia ATP. Naukowcy twierdzą, że ten rodzaj mechanizmu działania może być trudny wytworzenia oporności dla bakterii.

Po zidentyfikowaniu halicyny naukowcy wykorzystali również swój model do przeanalizowania ponad 100 milionów cząsteczek wybranych z bazy danych ZINC15, internetowego katalogu około 1,5 miliarda związków chemicznych. Badanie, które trwało tylko trzy dni, pozwoliło zidentyfikować 23 potencjalne molekuły, które strukturalnie różnią się od istniejących antybiotyków i wydają się być efektywne przy niskiej toksyczności.

REKLAMA
REKLAMA

Jak oceniasz artykuł?

Twoja ocena: Jeszcze nie oceniłeś/aś artykułu

Udostępnij tekst w mediach społecznościowych

0 komentarzy - napisz pierwszy Komentujesz jako gość [ lub zarejestruj]