Ocena potencjału pochodnych imidazolidynonu do przełamywania antybiotykooporności szczepów Staphylococcus aureus przez modulację transporterów NorA i MsrA.

Oporność drobnoustrojów na antybiotyki (AMR, ang. antimicrobial resistance) to jedno z najpoważniejszych zagrożeń dla zdrowia publicznego na świecie. Coraz częściej standardowe antybiotyki okazują się nieskuteczne w leczeniu zakażeń bakteryjnych, co prowadzi do wyższego wskaźnika śmiertelności, dłuższych hospitalizacji oraz rosnących kosztów opieki zdrowotnej. Zgodnie z raportem Global Burden of Disease z 2022 roku, w 2019 roku infekcje wywołane przez bakterie oporne na antybiotyki były bezpośrednią przyczyną 1,27 mln zgonów, a łączna liczba zgonów związanych z AMR sięgnęła aż 4,95 mln. Skalę problemu pogłębiła pandemia COVID-19 – według Centers for Disease Control and Prevention (CDC) po jej wybuchu odnotowano aż 15% wzrost śmiertelności związanej z infekcjami wywołanymi przez bakterie wielolekooporne (MDR, ang. multidrug-resistant). W obliczu tych niepokojących tendencji eksperci ostrzegają, że jeśli nie zostaną podjęte zdecydowane działania, do 2050 roku liczba zgonów z powodu AMR może osiągnąć nawet 10 mln rocznie. Grozi nam zatem powrót do ery przedantybiotykowej, w której nawet proste zakażenia mogły kończyć się śmiercią. Wśród patogenów szczególnie niebezpiecznych, z punktu widzenia narastającej oporności, znajduje się S. aureus. Jak wynika z globalnego raportu, w krajach rozwiniętych aż połowa przypadków śmiertelnych związanych z AMR dotyczyła dwóch patogenów, w tym właśnie S. aureus. Warto podkreślić, że S. aureus był jedynym patogenem, który niezależnie od profilu oporności, był powiązany z ponad milionem zgonów. Ze względu na znaczenie epidemiologiczne, szybką zdolność rozwijania oporności oraz szerokie rozpowszechnienie w środowisku szpitalnym i pozaszpitalnym, S. aureus pozostaje jednym z najbardziej problematycznych drobnoustrojów chorobotwórczych. Potwierdza to najnowsza lista priorytetowych patogenów WHO, w której S. aureus sklasyfikowano jako drobnoustrój o wysokim priorytecie. Wobec narastającej oporności S. aureus na antybiotyki oraz ograniczonej skuteczności obecnie stosowanych terapii, niezbędne jest opracowywanie nowych strategii terapeutycznych, umożliwiających skuteczne zwalczanie zakażeń wywoływanych przez ten patogen. Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań jest zastosowanie adiuwantów antybiotyków – związków, które przywracają skuteczność leków przeciwdrobnoustrojowych wobec opornych patogenów. W przeciwieństwie do klasycznych antybiotyków, adiuwanty nie wywierają silnej presji selekcyjnej, co ogranicza ryzyko rozwoju oporności, a ponadto umożliwiają stosowanie niższych dawek leków, zmniejszając tym samym ryzyko działań niepożądanych. Wśród adiuwantów szczególne miejsce zajmują inhibitory pomp wyrzutu (EPIs, ang. efflux pump inhibitors), które poprzez blokowanie mechanizmów usuwających antybiotyki z wnętrza komórki bakteryjnej istotnie zwiększają skuteczność leczenia zakażeń. Pompy wyrzutu odgrywają również istotną rolę w wirulencji oraz tworzeniu biofilmu, dlatego ich hamowanie może nie tylko zwiększać skuteczność antybiotykoterapii, lecz także osłabiać zdolność bakterii do wywoływania ciężkich zakażeń. Projekt MINIATURA 9 stanowi etap przygotowawczy do szerszych badań nad poszukiwaniem EPIs u S. aureus. Uzyskane w jego ramach wyniki posłużą jako fundament do opracowania kolejnego projektu badawczego, który zostanie zgłoszony do konkursów Narodowego Centrum Nauki (NCN). Pozyskane dane umożliwią precyzyjniejsze zaplanowanie dalszych prac badawczych i zminimalizują ryzyko niepowodzeń w realizacji kolejnego projektu. Umożliwi on kontynuację współpracy Zakładu Mikrobiologii Farmaceutycznej UJ CM z zespołem prof. Jadwigi Handzlik z Katedry Technologii Chemicznej i Biotechnologii Leków UJ CM oraz zespołem prof. Stefano Sabatini z Katedry Nauk Farmaceutycznych Uniwersytetu w Perugii. Prace będą rozwinięciem wcześniejszych badań ukierunkowanych na poszukiwanie związków zdolnych do przywracania skuteczności antybiotyków wobec szczepów MDR S. aureus, w szczególności MRSA. Kluczowym elementem nowego projektu będzie ocena aktywności biologicznej nowych pochodnych imidazolidynonu, o spodziewanej zwiększonej aktywności adiuwanta antybiotyków oraz korzystniejszym profilu farmakokinetycznym i toksykologicznym. Istotnym aspektem planowanych badań będzie także identyfikacja nowych struktur EPIs. Dotychczasowym ograniczeniem w analizie mechanizmu działania potencjalnych EPIs był brak odpowiedniego modelu bakteryjnego z nadekspresją pomp NorA i MsrA będących głównymi systemami wyrzutu antybiotyków u S. aureus. Uzyskanie szczepu S. aureus z nadekspresją genów kodujących NorA i MsrA w ramach projektu MINIATURA 9 pozwoli na dokładną ocenę wpływu badanych związków na aktywność wspomnianych pomp oraz ułatwi projektowanie nowych związków o potencjale EPI. Wykorzystanie dwóch modeli – szczepów z nadekspresją genu norA i msrA oraz szczepów z ich delecją – umożliwi pogłębioną i porównawczą analizę skuteczności oraz selektywności testowanych związków. Związki, które nie wykazują aktywności jako EPIs, zostaną poddane dalszym badaniom mającym na celu poznanie alternatywnych mechanizmów ich działania za pomocą modelowania molekularnego oraz analiz transkryptomicznych i proteomicznych. Kolejnym etapem będzie ocena aktywności wytypowanych związków w modelach infekcji in vitro (tkankowych) i in vivo (zwierzęcych), co umożliwi określenie ich skuteczności biologicznej, biodostępności, toksyczności ogólnoustrojowej oraz potencjalnej wartości terapeutycznej. Projekt będzie miał charakter interdyscyplinarny, co odzwierciedlają zastosowane metody i zaangażowane zespoły badawcze. Obejmie on połączenie podejść z zakresu mikrobiologii, chemii medycznej, biologii molekularnej oraz farmakologii przedklinicznej. Tak zaplanowane badania umożliwią wszechstronną ocenę aktywności badanych związków oraz wybór najbardziej obiecujących kandydatów do kolejnych badań przedklinicznych.

Powrót >