Arktiline meri osutub potentsiaalseks uute ravimite aardelaekaks

Teadlased on avastanud Arktika mere bakterites uusi ühendeid, mis võiksid võidelda antibiootikumiresistentsete infektsioonide vastu ja sillutada teed järgmise põlvkonna ravimitele.

Antibiootikumiresistentsuse probleem ja uued võimalused

Antibiootikumid on tänapäeva meditsiini alus; ilma nendeta oleks infektsioonide ravimine ja operatsioonide tegemine äärmiselt riskantne. Siiski seisame igal aastal silmitsi kasvava bakterite antibiootikumiresistentsuse probleemiga, samas kui põhimõtteliselt uute antibiootikumide avastamise tempo jääb märkimisväärselt maha.

Uute elupaikade avastamine

Lootust on: 70% kõigist litsentseeritud antibiootikumidest pärineb mullas elavatelt aktinobakteritelt, kuid enamikku Maal elavatest elupaikadest pole veel uuritud. Uute antibiootikumide otsimine aktinobakterite hulgast teistes, vähe uuritud kohtades, näiteks Põhja-Jäämeres, on paljutõotav strateegia. Eriti kui leitakse uusi molekule, mis ei tapa baktereid otse, vaid vähendavad nende virulentsust (võimet haigusi tekitada), raskendades resistentsuse teket ja vähendades kõrvaltoimete tõenäosust.

Täiustatud sõelumismeetodid paljastavad uusi ühendeid

„Meie uuringus kasutasime aktinobakterite ekstraktidest viirusevastaste ja antibakteriaalsete ühendite spetsiifiliseks tuvastamiseks kõrge tundlikkusega sõeluuringut (FAS-HCS) ja Tir translokatsioonianalüüse,“ ütleb dr Päivi Tammela, Helsingi Ülikooli professor ja ajakirjas Frontiers in Microbiology avaldatud uuringu juhtiv autor. „Leidsime kaks erinevat ühendit: suure fosfolipiidi, mis pärsib enteropatogeense E. coli (EPEC) virulentsust, mõjutamata selle kasvu, ja ühendi, mis pärsib bakterite kasvu, mõlemad Põhja-Jäämerest eraldatud aktinobakteritest.“

Ravimikandidaatide analüüsimiseks viis meeskond läbi automatiseeritud sõelumissüsteemi, mis on loodud töötama keerukate mikroobiekstraktidega. Teadlased töötasid välja uue meetodite komplekti, mis võimaldab neil samaaegselt testida sadade tundmatute ühendite viirusevastast ja antibakteriaalset toimet. Nad valisid sihtmärgiks EPEC tüve, mis põhjustab alla viieaastastel lastel, eriti arengumaades, tugevat kõhulahtisust.

Viirusevastaste ja antibakteriaalsete ühendite avastamine

Uuritud ühendid saadi neljast aktinobakterite liigist, mis eraldati selgrootutest, kes koguti Svalbardi lähedal Arktika meres Norra uurimislaeva Kronprinz Haakon ekspeditsiooni käigus 2020. aasta augustis. Seejärel baktereid kultiveeriti, rakud ekstraheeriti ja nende sisu jagati fraktsioonideks. Iga fraktsiooni testiti in vitro kolorektaalse kartsinoomi rakkudele kleepuvate EPEC-rakkude suhtes.

Teadlased avastasid kaks varem tundmatut ühendit, millel on erinev bioloogiline aktiivsus: üks tundmatust tüvest (T091-5) perekonnast Rhodococcus ja teine tundmatust tüvest (T160-2) perekonnast Kocuria. Tüvest T091-5 pärinev ühend, mis identifitseeriti suure fosfolipiidina, näitas tugevat viirusevastast toimet, pärssides aktiini aluse moodustumist ja EPEC-i seondumist Tir-retseptoriga peremeesraku pinnal. Tüvest T160-2 pärinev ühend näitas tugevaid antibakteriaalseid omadusi, pärssides EPEC-bakterite kasvu.

Paljulubavad tulemused ja järgmised sammud

Põhjalik analüüs näitas, et tüvest T091-5 pärinev fosfolipiid ei pärssinud bakterite kasvu, mis teeb sellest paljulubava kandidaadi viirusevastaseks raviks, kuna see vähendab resistentsuse tekke tõenäosust. Samal ajal pärssis tüvest T160-2 pärinev ühend bakterite kasvu ja seda uuritakse edasi potentsiaalse uue antibiootikumina.

Nende ühendite isoleerimiseks ja identifitseerimiseks kasutati HPLC-HR-MS2 meetodeid. Fosfolipiidi molekulmass oli umbes 700 ja see häiris EPEC ja peremeesrakkude vahelist interaktsiooni. „Järgmiste sammude hulka kuuluvad ühendite tootmiseks kultuuritingimuste optimeerimine ja iga ühendi piisava koguse isoleerimine nende struktuuri ja bioloogilise aktiivsuse edasiseks iseloomustamiseks,“ lisas Tammela.