Hyönteisillä elävät bakteerit voisivat tarjota uusia antibiootteja
Monet nykyisin käytössä olevat antibiootit ovat peräisin maaperässä elävistä bakteereista. Viimeaikaiset tutkimukset paljastavat, että hyönteisillä elävät bakteerit voisivat tehokkaammin torjua yleisiä lääkeresistenttejä superbugeja kuin maaperästä peräisin olevat bakteerit.
Wisconsin-Madisonin yliopiston tutkijat ovat tutkineet kaikkien aikojen suurimman ja perusteellisimman tutkimuksen hyönteisillä elävien mikrobien antibioottisesta aktiivisuudesta.
Uuden tutkimuksen kohokohta on uuden antibiootin löytäminen Cyphomyrmex muurahainen, joka on brasilialainen laji, joka kasvattaa sieniä. Tutkijat nimittivät yhdisteen sifomysiini.
Laboratoriotestit osoittivat, että syfomysiini pystyy torjumaan sieniä, jotka ovat voittaneet useimmat muut antibiootit. Yhdiste käsitteli myös sieni-infektiota hiirissä aiheuttamatta toksisia sivuvaikutuksia.
Viime aikoina Luontoviestintä paperissa näistä havainnoista, ryhmä selittää, että uusien antibioottien puute edistää antibioottiresistenttien infektioiden kasvavaa maailmanlaajuista uhkaa.
"Systemaattisen arviointimme avulla", huomauttavat kirjoittajat, "näytämme hyönteisten mikrobiomien olevan lupaava uusien luonnontuotteiden lähde."
Antibioottiresistenssin lisääntyvä uhka
Antibioottiresistenssi syntyy, kun tarttuvat bakteerit, sienet ja muut taudinaiheuttajat eivät enää anna periksi lääkkeille, jotka tapasivat niitä. Sen sijaan ne kasvavat edelleen.
Antibioottiresistenttien patogeenien aiheuttamat infektiot edellyttävät yleensä pidempää sairaalahoitoa ja suurempaa määrää lääkäreiden seurantakäyntejä. Lisäksi hoidoilla on yleensä korkeammat kustannukset ja myrkyllisemmät sivuvaikutukset.
Vuonna 2018 Maailman terveysjärjestö (WHO) julkaisi valvontatiedot, jotka vahvistivat antibioottiresistenssin aiheuttaman maailmanlaajuisen uhan vakavuuden.
Tiedot osoittavat, että ympäri maailmaa joistakin yleisimmistä infektioista on tulossa lääkeresistentti.
Yhdysvalloissa tautien torjunnan ja ennaltaehkäisyn keskukset (CDC) arvioivat, että antibiooteille resistentit bakteerit infektoivat vähintään 2 miljoonaa ihmistä ja aiheuttavat 23 000 kuolemaa vuosittain.
Keskeinen huolenaihe maailmanlaajuisessa antibioottiresistenssikriisissä on, että uusien lääkkeiden tyypit ja lukumäärä eivät riitä voittamaan uhkaa.
WHO toisti varoituksen tästä vuoden 2017 raportissa. Maailmanlaajuinen virasto totesi, että suurin osa kliinisessä kehityksessä olevasta 51 antibiootista oli ”olemassa olevien antibioottiluokkien muokkauksia” ja tarjosi vain lyhytaikaisia ratkaisuja.
Aivan yhtä monta bakteeria hyönteisissä kuin maaperässä
Suurin osa nykyisin käytetyistä antibiooteista tulee Streptomyces bakteerit, suuri suku, joka alkoi kehittyä noin 400 miljoonaa vuotta sitten.
Tuona aikana Streptomyces lajit ovat kehittyneet ja sopeutuneet erilaisiin elinympäristöihin, kuten maaperään ja hyönteisiin. Bakteerien tuottamien yhdisteiden kemia heijastaa niiden erilaisia linjoja.
Geneettiset tutkimukset ovat osoittaneet, että vain yksi kanta Streptomyces voisi mahdollisesti tuottaa kymmeniä yhdisteitä, jotka ovat samanlaisia kuin jo antibiooteina käytettävät yhdisteet. Lisäksi bakteerit sisältävät valtavan määrän "asiaankuuluvia biosynteettisiä geenisarjoja".
Näistä syistä tutkijat tutkivat intensiivisesti Streptomyces bakteerit odottaen löytävänsä uusia lääkkeitä antibioottiresistenssin torjumiseksi.
Uuden tutkimuksen kirjoittajat huomauttavat kuitenkin, että uusia antibiootteja etsitään maaperästä Streptomyces "Löytää suurelta osin uudelleen tunnetut yhdisteet." He huomauttavat myös, että mikään tutkimus ei ole järjestelmällisesti etsinyt mikrobiomeja. Joten he päättivät keskittyä Streptomyces hyönteisissä.
He keräsivät yli 2500 hyönteislajia muurahaisista, mehiläisistä ja kärpäksistä kovakuoriaisiin, koihin, perhosia ja paljon muuta. Noin kolmasosa tuli lauhkean ilmaston alueilla, toinen kolmannes trooppisilta alueilta ja loput kylmemmiltä alueilta, kuten arktiselta alueelta.
Tutkijat huomauttavat, että toisin kuin "vallitsevalla oletuksella" Streptomyces lajeja on eniten maaperässä, niiden löydökset viittaavat siihen, että bakteereja on yhtä paljon hyönteisissä.
Hyönteisten bakteerit ovat voimakkaampia
Hyönteiset tuottivat yli 10 000 bakteerikantaa testattavaksi. Tutkijat tutkivat myös 7000 maasta ja kasveista peräisin olevaa kantaa.
Seurauksena oli erittäin tehokas, intensiivinen testikoko, johon osallistui yhteensä yli 50000 testiä.
Tiimi testasi kuinka hyvin kukin kanta Streptomyces pystyi pysäyttämään 24 erilaisten alkioiden kasvun, mukaan lukien sellaiset, jotka voivat aiheuttaa vakavia haittoja, kuten metisilliiniresistentti superbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Tulokset osoittivat sen Streptomyces hyönteisistä peräisin olevat kannat pystyivät torjumaan tarttuvia bakteereja ja sieniä tehokkaammin kuin maasta tai kasveista peräisin olevat kannat.
Tiimi testasi myös joitain lupaavampia kantoja hiirissä. Nämä kannat olivat erittäin tehokkaita tappamaan bakteeri- ja sieni-infektioita, ja vain harvoilla oli toksisia sivuvaikutuksia.
Tutkimuksen toisessa osassa tutkijat keskittyivät syfomysiiniin, sienilääkeyhdisteeseen, josta he olivat löytäneet Streptomyces bakteereja Brasilian Cyphomyrmex sientä kasvava muurahainen.
Analysoidessaan sifomysiinin kemiallisen rakenteen, he puhdistivat sen ja osoittivat, että se pystyy hoitamaan Candida albicans hiirissä. C. albicans on sieni, joka yleensä tartuttaa ihmisiä, joilla on heikentynyt immuunijärjestelmä. Yhdisteellä näytti olevan myös vähän toksisia sivuvaikutuksia hiirissä.
Anna hyönteisten 'etsiä'
Tiimi ei ollut yllättynyt huomatessaan, että hyönteiset voisivat olla runsaasti uusien antibioottien lähde. Hyönteisten selviytyminen riippuu siitä, että mukana on mikrobeja, jotka auttavat torjumaan myös kehittyviä taudinaiheuttajia.
Tutkijat huomauttavat myös, että koska bakteerit ovat sitoutuneet hyönteisten kanssa, ne voivat tarjota kaksi etua. Ensinnäkin ne ovat vähemmän todennäköisesti myrkyllisiä, ja toiseksi ne voivat olla tehokkaita lääkeresistenttejä patogeenejä vastaan.
"Hyönteiset etsivät meitä", sanoo bakteriologian professori ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Cameron R. Currie.
Hän ja hänen kollegansa päättelevät:
"Lupa hyönteisiin liittyvistä Streptomyces uutena antimikrobisten aineiden lähteenä on potentiaalia elvyttää pysähtyneitä antibakteerisia ja sienilääkkeitä. "
