A Pennsylvaniai Egyetem (UPenn) orvosi karán, a Perelman School of Medicine-en dolgozó kutatócsoport egy darázsméregben található toxikus fehérjéből erőteljes hatású új mikrobaölő molekulákat fejlesztett ki. A csoport azt reméli, hogy további alakítás és tesztelés után a molekulák baktériumölő szerként bocsáthatók forgalomba. A ma ismert antibiotikumoknak ellenálló, egyebek közt vérmérgezést és tuberkulózist okozó baktériumtörzsek vészes terjedése miatt óriási szükség van olyan hatóanyagokra, amelyekkel szemben még nem alakultak ki rezisztens kórokozók.

Az USA Tudományos Akadémiájának folyóiratában, a Proceedings of the National Academy of Sciences-ben publikált tanulmány arról számol be, hogy a kutatók egy Ázsiában elterjedt darázsfaj, a koreai sárgamellényű darázs (Vespula lewisii) mérgének kisméretű, erősen toxikus fehérjéjét módosították a természetesen is kimutatható baktériumölő hatás fokozása érdekében.

Állatkísérletes modellben a tudósok bizonyították, hogy a változtatások révén létrejött antimikrobiális molekulák új családja megvédi az egereket a különben végzetes lefolyású baktériumfertőzésektől.

Égető szükség van a baktériumfertőzések újszerű gyógymódjaira, mivel a köztünk élő baktériumfajok jelentős hányada már ellenállóvá vált a hagyományos antibiotikumokkal szemben. Az USA Járványvédelmi és Fertőzésmegelőzési Központjának becslése szerint évente közel 3 millió amerikai polgár fertőződik meg antibiotikum-rezisztens mikrobákkal, és közülük több mint 35 ezren bele is halnak a betegségbe. Világléptékben még súlyosabb a probléma: a szepszis – régi és félrevezető magyar nevén vérmérgezés –, amely a szervezetben robbanásszerűen terjedő baktériumok okozta, gyakran végzetes gyulladásos katasztrófaállapot, még 2017-ben is a globális halálozás mintegy egyötödéért volt felelős.

– nyilatkozta César de la Fuente, a UPenn pszichiátria, mikrobiológia és biomérnök professzora és a tanulmány rangidős szerzője.

Életmentő méreg

A mastoparan-L nevű kisméretű fehérje – a mindennapi tudományos szóhasználatban inkább peptid –, amellyel de le Fuente és munkatársai elkezdtek dolgozni, a Vespula lewisii darazsak mérgének egyik kulcsfontosságú összetevője. A mastoparan-L-t tartalmazó darázsméreg abban a parányi mennyiségben, ami egy csípéssel a szervezetbe jut, rendszerint veszélytelen az emberre, de maga a hatóanyag valójában rendkívül agresszívan toxikus, mivel elpusztítja a vörösvértesteket, és olyan allergiás-gyulladásos reakciót indít el, amely az arra érzékenyekben akár végzetes anafilaxiás sokkot is eredményezhet. Az anafilaxia állapotában a vérnyomás vészesen lezuhan, a légzés pedig nehézzé vagy egyenesen lehetetlenné válik.

Ismeretes volt, hogy a mastoparan-L (röviden: mast-L) emellett mérsékelten toxikus sok baktériumfajra nézve is, ezért jó kiindulópontnak tűnt az új antibiotikumok kifejlesztéséhez. Az viszont eleinte nem látszott, miként lehetne felerősíteni a baktériumölő hatását, s egyúttal biztonságossá tenni az emberi használatra.

A kutatók végigböngésztek egy több száz antimikrobiális peptidet tartalmazó adatbázist, és azonosítottak egy öt aminosavból álló (pentapeptid) régiót, amely az erős baktériumölő képességgel mutatott összefüggést.

Bizonyító erejű kísérleteikben a UPenn tudósai pár órával azután adták be egereknek a mast-L módosított változatát, hogy a máskülönben végzetes szepszist okozó E. coli és Staphylococcus aureus baktériumtörzsekkel fertőzték meg őket.

Az eredeti mast-L-lel kezelt egerek jóval kisebb eséllyel élték túl a fertőzést, viszont a magasabb dózisoknál a peptid toxicitásából adódó súlyos mellékhatások jelentkeztek náluk. Ugyanilyen dózisoknál a mast-MO-nak semmiféle káros mellékhatása nem mutatkozott.

A kísérletekben a mast-MO baktériumölő képessége vetekedett más ismert antibiotikumokéval, például a gentamicinéval vagy az imipenemével, ami azért jó hír, mert ezekre a szerekre egyre több baktériumtörzs válik érzéketlenné.

Sejthártyagyilkos összetevő

Amint azt de la Fuente és munkatársainak vizsgálatai kimutatták, a mast-MO oly módon gyengíti meg a baktériumokat, hogy külső sejthártyájukat porózusabbá, áteresztőbbé teszi – ami egyébként más, egyidejűleg adagolt antibiotikumok hatékonyságát is fokozhatja –, illetve mikrobaölő fehérvérsejteket toboroz a fertőzés helyszínére. Ezen túlmenően a mast-MO tompítja az immunrendszernek azt a veszélyes túlreakcióját, amely egyes baktériumfertőzésekben jelentősen súlyosbítja a betegség lefolyását.

A kutatók a mast-MO több tucat változatát létrehozták, s ezek közül némelyik számottevően megnövekedett mikrobaölő képességgel rendelkezik anélkül, hogy az emberi sejteket károsítaná. Reményeik szerint e molekulák valamelyikét, vagy akár többüket is emberben használható antibiotikummá fejlesztik, miközben folytatják a keresést más állatméreg-toxinok után, amelyek ígéretes antibiotikum-jelöltnek bizonyulhatnak.

„Azok az alapelvek és módszerek, amelyeket jelen munkánk során alkalmaztunk, szélesebb körben is használhatók a peptidmolekulák antimikrobiális és immunmódosító képességének tanulmányozására, s az így megszerzett ismereteink révén értékes új gyógyító eljárásokhoz juthatunk" – emelte ki de la Fuente.