Pókcsípés, kígyómarás, skorpióharapás – a következmények legjobb esetben csak kellemetlenek, a rosszabbikban viszont akár halálosak is lehetnek. A Pennsylvaniai Egyetem kutatói azonban más szemmel néznek az ilyesfajta mérgekre, mondván, az ilyen anyagok hatalmas és nagyrészt kiaknázatlan bioaktív molekulakészletet alkotnak, amelyek antimikrobiális potenciállal rendelkeznek. Ez pedig igen fontos lehet korunkban, amikor az antibiotikum-rezisztens kórokozók, különösen a Gram-negatív baktériumok térnyerése rávilágít az új terápiák iránti sürgető igényre. A gyógyszerrezisztens fertőzések ma már évente körülbelül 5 millió halálesethez járulnak hozzá, miközben a hagyományos antibiotikum-felfedezés jelentősen stagnál – írják a kutatók a Nature Communications folyóiratban megjelent tanulmányukban.
A kutatók evolúciós remekműveknek tekintik a mérgeket, amelyek több százmillió évet töltöttek azzal, hogy megtanulják, hogyan törjék át a különféle biológiai védekező mechanizmusokat. Emellett gazdagok bioaktív peptidekben és fehérjékben, amelyek változatos farmakológiai hatásokat mutatnak, beleértve az antibakteriális aktivitást is. A szakemberek ebből kiindulva egy MI-alapú algoritmust fejlesztettek, annak megjóslására, hogy mely méregpeptidek képesek leküzdeni a gyógyszerrezisztens baktériumokat.
APEX elnevezésű mélytanulási eszközüket fehérjeszekvenciák alapján az antimikrobiális aktivitás előrejelzésére tervezték. Az APEX-et ismert antibiotikumokon tanították be, majd 16 ezer, kígyókból, pókokból, skorpiókból, kúpcsigákból és még tengeri rózsákból származó méregfehérjét vizsgáltattak át vele. Ezután egy úgynevezett csúszóablakos megközelítést alkalmazva több mint 40,6 millió rövid peptidszekvenciát generáltak, amelyeket méreggel titkosított peptideknek, VEP-eknek neveztek el. Ezeket az alapján pontozták, hogy mennyire valószínű, hogy antibiotikumként viselkednek. Órákon belül az algoritmus 386 erős jelöltre szűkítette a listát. Ezután a kutatók kémiailag szintetizálták az 58 legígéretesebb VEP-et, és 11 különböző kórokozóval szemben tesztelték őket, köztük az antibiotikum-rezisztenciájukról leghírhedtebb baktériumokkal. Az 58 tesztelt anyag közül 53 mutatott erős antibakteriális aktivitást.
A következő lépésben egereken teszteltek három VEP-et. A rágcsálókat egy olyan, kórházi eredetű fertőzést okozó baktériummal (Acinetobacter baumannii) fertőzték meg, amelyik ellenáll az ismert antibiotikumoknak. Már egyetlen adag VEP-pel történő kezelés után a baktériumszám meredeken csökkenni kezdett. Az egyik peptid például, amelyik a farkaspók mérgéből származott, 99,9 százalékkal csökkentette a baktériumterhelést – ez az eredmény vetekszik a standard antibiotikumokkal. Az egereknél nem tapasztaltak különösebb mellékhatásokat, ami arra utal, hogy a kezelés nem csupán hatékony, hanem biztonságos is volt.
Lehet, hogy épp a természet adja majd a megoldást az antibiotikum-rezisztenciára
Wikimedia Commons
Az eredmények igazán ígéretesek, a kutatás azonban egyelőre még csak korai szakaszában tart. Jelenleg a legjobb jelölteket optimalizálják a gyógyszerkémia segítségével, finomítják a szerkezetüket, hogy stabilabbak, kevésbé toxikusak és hosszabb hatástartamúak legyenek. A szakemberek egyúttal arra is figyelmeztetnek, hogy számos olyan anyag van, amely antibiotikumos ígéretet hordoz magában, de soha nem jutott el addig, hogy valóban gyógyszer váljék belőle.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
