Marea Arctică se dovedește a fi o potențială comoară de medicamente noi

Oamenii de știință au descoperit noi compuși în bacteriile din Marea Arctică care ar putea combate infecțiile rezistente la antibiotice și ar putea deschide calea pentru medicamente de generație următoare.

Problema rezistenței la antibiotice și noi oportunități

Antibioticele stau la baza medicinei moderne; fără ele, tratarea infecțiilor și efectuarea intervențiilor chirurgicale ar fi extrem de riscante. Cu toate acestea, în fiecare an ne confruntăm cu o problemă tot mai mare a rezistenței bacteriene la antibiotice, în timp ce ritmul descoperirii antibioticelor fundamental noi este semnificativ în urmă.

Explorarea de noi habitate

Există motive de speranță: 70% din toate antibioticele autorizate provin din actinobacterii care trăiesc în sol, dar majoritatea habitatelor de pe Pământ nu au fost încă explorate. Căutarea de noi antibiotice printre actinobacteriile din alte locuri puțin studiate, cum ar fi Marea Arctică, este o strategie promițătoare. Mai ales dacă se pot găsi noi molecule care nu ucid direct bacteriile, ci le reduc virulența (capacitatea de a provoca boli), îngreunând dezvoltarea rezistenței și reducând probabilitatea efectelor secundare.

Metodele avansate de screening dezvăluie noi compuși

„În studiul nostru, am folosit teste de screening de înaltă sensibilitate (FAS-HCS) și teste de translocație Tir pentru a identifica în mod specific compușii antivirulenți și antibacterieni din extractele de actinobacterii”, spune Dr. Päivi Tammela, profesor la Universitatea din Helsinki, Finlanda, și autor principal al studiului publicat în revista Frontiers in Microbiology. „Am găsit doi compuși distincți: un fosfolipid mare care inhibă virulența E. coli enteropatogenă (EPEC) fără a afecta creșterea acesteia și un compus care inhibă creșterea bacteriană, ambele provenite de la actinobacterii izolate din Oceanul Arctic.”

Pentru a analiza candidații la medicamente, echipa a realizat un sistem automat de screening conceput să funcționeze cu extracte microbiene complexe. Cercetătorii au dezvoltat un nou set de metode care le permit să testeze simultan efectele antivirale și antibacteriene a sute de compuși necunoscuți. Au ales ca țintă o tulpină de EPEC care provoacă diaree severă la copiii sub cinci ani, în special în țările în curs de dezvoltare.

Descoperirea compușilor antivirulenți și antibacterieni

Compușii studiați au fost obținuți din patru specii de actinobacterii izolate din nevertebrate colectate în Marea Arctică, în largul insulei Svalbard, în timpul unei expediții a navei de cercetare norvegiene Kronprinz Haakon, în august 2020. Bacteriile au fost apoi cultivate, celulele au fost extrase, iar conținutul lor a fost separat în fracțiuni. Fiecare fracțiune a fost testată in vitro pentru aderarea la EPEC a celulelor carcinomului colorectal.

Cercetătorii au descoperit doi compuși necunoscuți anterior, cu activități biologice distincte: unul provenit de la o tulpină necunoscută (T091-5) din genul Rhodococcus și celălalt de la o tulpină necunoscută (T160-2) din genul Kocuria. Compusul provenit de la tulpina T091-5, identificată ca un fosfolipid mare, a demonstrat un puternic efect antivirulență prin inhibarea formării piedestalului de actină și a legării EPEC la receptorul Tir de pe suprafața celulei gazdă. Compusul provenit de la tulpina T160-2 a prezentat proprietăți antibacteriene puternice, inhibând creșterea bacteriilor EPEC.

Rezultate promițătoare și pașii următori

Analiza detaliată a arătat că fosfolipida din tulpina T091-5 nu a inhibat creșterea bacteriană, ceea ce o face un candidat promițător pentru terapia antivirală, deoarece reduce probabilitatea dezvoltării rezistenței. În același timp, compusul din tulpina T160-2 a inhibat creșterea bacteriană și va fi studiat în continuare ca un potențial nou antibiotic.

Pentru izolarea și identificarea acestor compuși s-au utilizat metode HPLC-HR-MS2. Greutatea moleculară a fosfolipidei a fost de aproximativ 700 și a perturbat interacțiunea dintre EPEC și celulele gazdă. „Următorii pași includ optimizarea condițiilor de cultură pentru producerea compușilor și izolarea unor cantități suficiente din fiecare compus pentru o caracterizare ulterioară a structurii și activității lor biologice”, a adăugat Tammela.