Nowy antybiotyk z Twojego ogródka? Lariocidin – przełom, na który czekaliśmy 30 lat

Wyobraźmy sobie świat, w którym zwykłe zadrapanie, zapalenie gardła czy rutynowa operacja mogą stać się śmiertelnym zagrożeniem. To nie scenariusz filmu science fiction, a realna perspektywa, do której zbliża nas narastająca oporność bakterii na antybiotyki (ang. antimicrobial resistance, AMR). Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) bije na alarm, klasyfikując AMR jako jedno z dziesięciu największych globalnych zagrożeń dla zdrowia publicznego. Już teraz z powodu infekcji wywołanych przez lekooporne drobnoustroje umiera rocznie około 4,5 miliona ludzi, a prognozy są zatrważające. W tym cichym wyścigu z ewolucją mikrobów od dekad brakowało nam nowej, skutecznej broni. Aż do teraz.

Przełom w walce z superbakteriami: poznajcie lariocidin

Po blisko trzydziestu latach stagnacji na horyzoncie pojawił się kandydat na pierwszą od dawna, zupełnie nową klasę antybiotyków. Zespół naukowców z kanadyjskiego McMaster University, pod kierownictwem światowej sławy badacza prof. Gerry’ego Wrighta, ogłosił na łamach prestiżowego czasopisma Nature odkrycie związku, który może odmienić reguły gry. Mowa o lariocidinie – cząsteczce o potężnym i, co najważniejsze, unikalnym sposobie działania.

To odkrycie nie jest kolejnym ulepszeniem istniejących leków. To zupełnie nowy rozdział. Nasze stare antybiotyki tracą skuteczność, ponieważ bakterie nauczyły się je neutralizować. Lariocidin omija te wykształcone przez lata mechanizmy obronne, uderzając w czuły punkt, którego dotąd nie potrafiliśmy zaatakować.

Skarb ukryty w przydomowym ogródku

Skąd pochodzi ten rewolucyjny związek? Odpowiedź jest równie zaskakująca, co fascynująca – z ziemi ogrodowej pobranej w Hamilton w Kanadzie. To właśnie w tej niepozornej próbce gleby naukowcy zidentyfikowali bakterię z rodzaju Paenibacillus, która w toku ewolucji wyposażyła się w niezwykłą broń do walki z konkurencją.

Kluczem do sukcesu okazała się cierpliwość i zmiana podejścia. Zamiast standardowych, krótkich hodowli laboratoryjnych, zespół prof. Wrighta pozwolił mikroorganizmom z próbki gleby rosnąć i oddziaływać na siebie przez cały rok. Ta metoda, niczym w timelapse, pozwoliła ujawnić wolno rosnące gatunki, które w innych warunkach zostałyby przeoczone. Wśród nich znalazł się właśnie nasz cichy producent – Paenibacillus, wytwarzający substancję o silnym działaniu przeciwbakteryjnym, nawet wobec szczepów znanych ze swojej oporności.

Nowa strategia w odwiecznej wojnie: sabotaż w sercu bakterii

Tym, co czyni lariocidin tak wyjątkowym, jest jego mechanizm działania. To przedstawiciel tzw. peptydów lasso – małych białek o charakterystycznej, trójwymiarowej strukturze przypominającej pętlę (lasso), która stabilizuje całą cząsteczkę. Ta unikalna budowa pozwala mu na precyzyjne działanie.

Wyobraźmy sobie komórkę bakteryjną jako skomplikowaną fabrykę, która do życia i namnażania potrzebuje ciągłej produkcji białek. Proces ten, zwany syntezą białek, zachodzi w strukturach komórkowych zwanych rybosomami. Większość znanych antybiotyków, które celują w ten proces, działa na podobnych zasadach, a bakterie z czasem wykształciły sposoby na ich blokowanie.

Lariocidin działa inaczej. Działa jak precyzyjny sabotażysta, który znalazł zupełnie nowe, niestrzeżone wejście do fabryki. Wiąże się on bezpośrednio z maszynerią do syntezy białek w zupełnie nowym miejscu i w całkowicie nowy sposób. Efekt? Całkowite zahamowanie produkcji, co uniemożliwia bakterii wzrost i prowadzi do jej śmierci. Jak ujął to dr Manoj Jangra, jeden z odkrywców: „Kiedy zorientowaliśmy się, jak ta nowa cząsteczka zabija inne bakterie, to był dla nas moment przełomu”.

Dlaczego lariocidin jest tak obiecującym kandydatem na lek?

Odkrycie nowej, aktywnej substancji to dopiero pierwszy krok. Aby mogła ona stać się lekiem, musi spełnić szereg rygorystycznych kryteriów. Lariocidin już na wczesnym etapie badań zdaje ten egzamin celująco, co budzi ogromny optymizm w środowisku naukowym.

Długa droga od odkrycia do apteki

Entuzjazm związany z odkryciem musi być jednak studzony realizmem. Jak podkreśla prof. Wright, „moment olśnienia był dla nas zdumiewający, ale teraz zaczyna się prawdziwa, ciężka praca”. Bakterie nie są zainteresowane produkcją leków dla ludzi na masową skalę. Obecnie zespół badawczy skupia się na dwóch kluczowych zadaniach:

1. Optymalizacji chemicznej: Naukowcy dosłownie „rozbierają” cząsteczkę lariocidinu na części i składają ją na nowo, aby ulepszyć jej właściwości – zwiększyć siłę działania, poprawić stabilność czy rozszerzyć spektrum zwalczanych bakterii.

2. Skalowaniu produkcji: Konieczne jest opracowanie wydajnej metody syntezy lub biosyntezy związku w ilościach wystarczających do przeprowadzenia pełnych badań przedklinicznych i, w przyszłości, klinicznych z udziałem ludzi.

To proces, który wymaga ogromnych zasobów i lat pracy. Mimo to, odkrycie lariocidinu jest potężnym sygnałem nadziei. To dowód, że w świecie przyrody wciąż kryją się niewykorzystane rozwiązania najpoważniejszych problemów medycyny i że dzięki innowacyjnym metodom badawczym jesteśmy w stanie je odnaleźć. To nie koniec wojny z superbakteriami, ale zyskaliśmy właśnie broń, która może przechylić szalę zwycięstwa na naszą stronę.

Pomysł na pracę doktorską

Tytuł: Optymalizacja strukturalna i synteza chemiczna analogów lariocidinu w celu zwiększenia aktywności przeciwbakteryjnej wobec klinicznie istotnych szczepów opornych oraz ocena ich właściwości farmakokinetycznych.

Cel i założenia badawcze: Praca doktorska koncentrowałaby się na chemicznej modyfikacji szkieletu peptydu lasso, jakim jest lariocidin. Główne cele badawcze obejmowałyby:

1. Badania SAR (Structure-Activity Relationship): Identyfikacja kluczowych aminokwasów i fragmentów strukturalnych lariocidinu odpowiedzialnych za jego aktywność biologiczną poprzez syntezę i badanie serii systematycznie modyfikowanych analogów.

2. Uproszczenie syntezy: Opracowanie bardziej wydajnej, syntetycznej ścieżki otrzymywania lariocidinu i jego pochodnych, uniezależniającej proces od powolnej hodowli bakteryjnej.

3. Poszerzenie spektrum działania: Zbadanie, czy modyfikacje strukturalne mogą rozszerzyć aktywność lariocidinu na inne groźne patogeny, np. bakterie Gram-ujemne, które posiadają dodatkową błonę zewnętrzną stanowiącą barierę dla wielu leków.

4. Wstępna ocena farmakokinetyczna (ADME): Analiza podstawowych parametrów, takich jak stabilność metaboliczna, rozpuszczalność i przepuszczalność błonowa wybranych, najbardziej obiecujących analogów, w celu oceny ich potencjału jako kandydatów na leki.

Projekt ten łączyłby w sobie zaawansowaną chemię organiczną i peptydową z mikrobiologią i farmakologią, wpisując się bezpośrednio w najpilniejsze potrzeby współczesnej medycyny.