Lázár Viktória, az ELKH Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK) munkatársa az általa kifejlesztett új eljárással folytatott vizsgálatokkal kimutatta, hogy az antibiotikumkeverékek alkalmazása során sokszor nem várt, kedvezőtlen kölcsönhatások jelentkeznek, ami miatt a keverékek hatékonysága sokszor nagyságrendekkel gyengébb, mint az önállóan alkalmazott antimikrobiális hatóanyagoké. Az eredményeket bemutató publikáció a rangos Nature szakfolyóiratban jelent meg.
Az igen gyakori, kölcsönösen gátló hatású – reciprokális szupresszív – antibiotikumkombinációk eddig ismeretlenek voltak a kutatók előtt, mert az antimikrobiális kezeléseket csekély számban, de hosszan túlélő, úgynevezett perzisztens baktériumok nem vizsgálhatók könnyen felskálázható, standard optikai sejtsűrűségmérésekkel. A perzisztens baktériumok képesek az antibiotikumkezeléseket hosszú távon túlélni, de nem tudnak az antibiotikumkezelések alatt osztódni, mint az antibiotikumokkal szemben ellenálló úgynevezett rezisztens baktériumok. A kezelések után viszont újra elszaporodhatnak, kiújuló fertőzéseket okozva. A perzisztáló baktériumok mennyiségi meghatározása a mikrobiológiai laboratóriumokban rutinszerűen alkalmazott vizsgálati módszerekkel rendkívül alacsony hatékonyságú és lassú, ezért ezzel a módszerrel lehetetlen szisztematikusan feltérképezni a nagyszámú antibiotikumkombinációk baktériumölő hatékonyságát.
A nagy áteresztőképességű gyógyszer-kombinációs tesztek során eltérően jelölt antibiotikumra ellenálló (piros fluoreszcens fehérjével jelölt) és érzékeny (zöld fluoreszcens fehérjével jelölt) baktériumtörzseket kevernek össze 1:1 arányban. A kezeléseket követően meghatározzák, mely antibiotikumkombinációk pusztítják nagyságrendekkel hatékonyabban az antibiotikumokkal szemben ellenálló baktériumokat, mint az azokra érzékenyeket. Így az eltérően szelektív gyógyszer-kombinációk alkalmazásával lassítani tudják az antibiotikumrezisztencia terjedését.
Ebben a kutatásban Lázár Viktória a Technion – Izraeli Műszaki Egyetemen egy nagy áteresztőképességű eljárást dolgozott ki az antimikrobiális anyagok baktériumölő hatásának pontos mérésére. Az eljárás lényege, hogy a kutatók fluoreszcens fehérjékkel jelölték meg a patogén baktériumsejteket, ezáltal fénnyel gerjesztve láthatóvá tették a szilárd táptalajon növekvő baktérium-mikrokolóniákat, amelyeket egy kamerával rögzítettek. Így az alkalmazott szer hatását túlélő, perzisztáló sejtek számát egy automata képelemző szoftverrel meg tudták határozni, ami pontos becslést ad egy antibiotikum vagy antibiotikumkombináció hosszú távú baktériumölő hatásosságáról.
A klinikai baktériumok életképességének meghatározása során az antimikrobiális kezelést túlélő baktériumsejteket a szilárd táptalajon felnövő baktériumkolóniák száma alapján becsülik meg egy automatizált képfeldolgozási eljárással.
Különösen veszélyes patogént teszteltek
A tanulmányban tesztelt baktérium a Staphylococcus aureus volt, amely egy különösen veszélyes patogén, melynek különböző változatai számos antibiotikummal szemben ellenállóak és egyben a nozokomiális (kórházi vagy klinikai) fertőzések jelentős részéért is felelősek. Ezen patogén részletes vizsgálatait a kutatók kontrollált laboratóriumi körülmények között és állatmodellben is elvégezték, amely során a méhészetekben is kárt okozó molylepke lárváját használták alanyként. A lárvák immunrendszerében és az emlősök ősi, veleszületett immunválaszában részt vevő elemek nagyon hasonlítanak, ezért ezek az egyszerű modellorganizmusok jól használhatók nagyszámú különböző antibiotikumkeverék hatékonyságának gyors tesztelésére, ami összehasonlítható eredményt ad azzal, mint amit emlős modellekben is látnak a kutatók.
Számos fertőző betegség – például tuberkulózis, Enterococcus, polimikrobás és ismeretlen eredetű szeptikus állapotok – esetében a kombinációs terápia a javasolt eljárás. Az antibiotikumkeverékekkel a kezelések fő célja, hogy az antibiotikumok felerősítsék egymás hatását, és alacsonyabb dózis ellenére is nagyobb hatékonyságot érjenek el velük, miközben ezzel párhuzamosan sokféle baktérium ellen is hatásosak maradnak. Lázár Viktória legújabb felfedezése azonban arra hívja fel a figyelmet, hogy számos antibiotikumkombináció hosszú távon éppen az ellenkező, kölcsönösen gátló kölcsönhatást mutatja azáltal, hogy együttes alkalmazásukkal megnő a kezeléseket hosszan túlélő, perzisztáló baktériumok száma. A kutatók azt is megfigyelték, hogy vannak bizonyos antimikrobiális anyagok, amelyek ezeket a perzisztáló baktériumokat is el tudják pusztítani, ráadásul más szerekkel együttesen alkalmazva felerősítik a kezelés hatékonyságát.
Bár ezeknek az egymás hatását kölcsönösen gátló antibiotikumpároknak a kerülése lenne javasolt a klinikai kezelések során, a kutatók megfigyelték, hogy még ha a baktériumok ellenállóvá is válnak e gyógyszerpárok egyik vagy másik hatóanyagával szemben, együttesen alkalmazva mégis nagyságrendekkel hatékonyabban pusztítják el a rezisztens baktériumokat az antibiotikumokra érzékeny változatukhoz képest. Ez még az egészségügyi intézményekben terjedő rendkívül ellenálló és veszélyes MRSA-baktériumra is igaz. Ezek az antibiotikumoknak ellenálló baktériumokat célzottan kiirtó, eltérően szelektív antibiotikumkombinációk igen ígéretesek, eddig mégis csak néhány ilyet fedeztek fel.
Felmerül a kérdés, hogy miért olyan fontosak ezek az újonnan felfedezett, eltérően szelektív gyógyszer-kombinációk, és hogyan lehetne hasznosítani őket a klinikai kezelések során? Először is, alkalmazásukkal lassítani lehet az antibiotikumrezisztencia térhódításában alapvető szerepet játszó mobilis genetikai elemek terjedését, és ezáltal a klinikai patogének evolúciós alkalmazkodóképességét. Másodsorban, lehetőséget nyithatnak egy kétfázisú kezelési stratégia alkalmazására, melyben az első fázis során a gyógyszer-kombináció használatával célzottan történik a rezisztens kórokozók pusztítása, majd a korábban hatástalan kezelés újra alkalmazhatóvá válik a második fázisban.
