Subskrybuj nas na Youtube
Dzisiaj sztuczka spod Troi w filmach najczęściej wygląda tak: oto poszukujący niezwykle cennego źródła mocy antagonista wreszcie zdobywa upragniony łup. Sprawa wydaje się przegrana, ale w ostatniej chwili okazuje się, że przeciwnik tak naprawdę położył swoje łapska na łudząco podobnej podróbce, spreparowanej uprzednio przez bohatera. Jej użycie daje oczywiście efekt odwrotny do zamierzonego i fatalnie się dla szwarccharakteru kończy.
Podobną strategię w walce z drobnoustrojami mogą przyjąć naukowcy. Każdy organizm pobiera z otoczenia związki potrzebne do życia, co można wykorzystać, podstawiając w miejsce pożądanego elementu inne, łudząco podobne, tyle że szkodliwe substancje. – Takim potrzebnym do normalnego funkcjonowania elementem jest m.in. żelazo, które chociaż powszechne, jest trudno dostępne w formie przyswajalnej dla organizmów żywych. Dlatego do pozyskiwania tego pierwiastka ze środowiska bakterie wykształciły różne mechanizmy – tłumaczy prof. Wiesław Kaca z Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach.
Do żelaza łudząco podobny jest toksyczny dla mikrobów metal szlachetny ruten. Pytanie brzmi: w jaki sposób podstawić go bakteriom, żeby wzięły go za żelazo? Naukowcy najczęściej sięgają po taktykę nazywaną właśnie koniem trojańskim, wykorzystującą bakteryjne mechanizmy przeciw nim samym. Jeden z nich odpowiada za pobieranie żelaza z otoczenia. Mikroby w tym celu wydzielają do środowiska niezwykle łatwo przywiązujące się do tego pierwiastka związki zwane sideroforami.
Aby jeszcze zwiększyć siłę rażenia rutenu i jego związków, naukowcy starają się podać je pod odpowiednią postacią. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się związki rutenu, w których jon metalu znajduje się na wysokim stopniu utlenienia (z pewnością pamiętamy to pojęcie z lekcji chemii, gdzie wyrażało się je cyframi rzymskimi). – Dostający się do komórki bakteryjnej związek rutenu, zamiast oczekiwanego żelaza, wywołuje efekt głodzenia komórki oraz prowadzi do powstania szkodliwych dla bakterii produktów reakcji chemicznych. Aktywność kompleksów rutenu na wysokich stopniach utlenienia warunkuje odpowiednio dobrany ligand – tłumaczy dr Agnieszka Jabłońska-Wawrzycka z UJK.
W przypadku opisywanego wynalazku ligand należy do grupy pochodnych benzimidazoli i początkowo naukowcy byli zainteresowani jego rutenowym związkiem pod kątem aktywności przeciwnowotworowej. Kompleksy metali szlachetnych z różnymi substancjami to jedna z dróg poszukiwań nowych leków na raka i jedna z najstarszych metod leczenia zarazem (cisplatyna, jaką otrzymują pacjenci podczas chemioterapii, jest właśnie kompleksem). Kiedy jednak okazało się, że na komórkach nowotworowych związek rutenu na wysokim stopniu utlenienia nie robi wrażenia, naukowcy postanowili sprawdzić, czy przypadkiem nie nadaje się do "wykańczania" bakterii.
Kieleccy badacze wzięli na warsztat pałeczkę ropy błękitnej – bakterię, z którą na co dzień nasz organizm sobie radzi, chyba że ma osłabioną odporność. Wtedy Pseudomonas aeruginosa może wywołać zakażenie, a że jest powszechna (można spotkać ją w glebie i wodzie), szybko zaczęła nabierać oporności na antybiotyki, w tym te, które postrzegane są jako ostatnia linia obrony przed superbakteriami opornymi na wiele z tych leków. Z tego względu Światowa Organizacja Zdrowia wciągnęła pałeczkę ropy błękitnej na specjalną listę mikrobów, na które natychmiast potrzebne jest nowe remedium.
– Bakteria ta ma jeszcze jedną, ciekawą właściwość. Wytwarza wyjątkowo dużo bioflimu, czyli zewnętrznego rusztowania, którym otulają się takie organizmy, tworząc kolonie. Wiemy również, że akurat w przypadku pałeczki ropy błękitnej, siderofory biorą udział w jego powstawaniu, możemy więc nie tylko zaszkodzić samym bakteriom, ale też ograniczyć wzrost biofilmu – tłumaczy dr Grzegorz Czerwonka z UJK.
Nawet jeśli samo pojęcie biofilm brzmi egzotycznie, to w rzeczywistości ma z nim do czynienia każdy z nas. To właśnie w tej formie bakterie pokrywają np. nasze zęby, jeśli ich nie umyjemy (i dlatego też je szczotkujemy – żeby fizycznie biofilm rozerwać). Co więcej, biofilm jest jednym z powodów, dla których z bakteriami tak trudno walczyć: leki po prostu przez niego nie przenikają. Działa jak niepenetrowana tarcza chroniąca znajdujące się w centrum mikroby dodatkowo także warstwą martwych bakterii, do których leki jednak dotarły. Jego redukcja jest więc strategiczna z punktu widzenia walki z patogenami.
Naukowcy z Kielc szybko przekonali się, że w kontakcie ze związkiem rutenu pałeczka ropy błękitnej faktycznie wytwarza mniej biofilmu. Otwarte pozostawało jednak pytanie, czy aby na pewno dzieje się tak za sprawą taktyki konia trojańskiego. Do upewnienia się wystarczył prosty test. – Siderofory, jakie wytwarza Pseudomonas aeruginosa, są fluorescencyjne, czyli emitują światło. Po dodaniu naszego kompleksu efekt stawał się znacznie słabszy, co oznaczało, że faktycznie siderofory wiążą się z rutenem – cieszy się dr Czerwonka. Do tego doszły jeszcze badania tego, do której części bakterii trafia związek rutenu (do ściany komórkowej) i jakie efekty tam wywołuje (stres oksydacyjny, czyli stan, w którym jest zbyt dużo wolnych rodników, na co liczyli uczeni).
Na razie naukowcy nie przebadali jeszcze kompleksu rutenu pod kątem walki z innymi mikrobami, ale liczą, że niedługo im się to uda. Kompleks mógłby znaleźć zastosowanie jako pokrycie do różnych powierzchni stosowanych w medycynie, jak chociażby endoprotezy czy materiały wykorzystywane w stomatologii, co w konsekwencji ograniczyłoby liczbę infekcji z udziałem pałeczek ropy błękitnej.