Budou nás léčit predátorské bakterie?

V roce 2016 Světová zdravotnická organizace (WHO) vydala prohlášení, ve kterém upozorňovala na bakteriální antibiotickou rezistenci jako na „jednu z největších zdravotních hrozeb současnosti.“ Ve vyjádření se poukazovalo na seznam infekčních chorob (tuberkulóza, kapavka a další), které se v poslední době nedaří účinně léčit díky vzrůstající antibiotické rezistenci patogenních bakterií.

Antibiotika jsou však stále nejúčinnější zbraní proti patogenním mikroorganismům. Bez nich by došlo k nekontrolovatelnému rozšíření nebezpečných infekcí. Na druhou stranu jejich enormní používání podporuje vznik rezistentních superbakterií. Jak tedy zajistit udržitelnost využívání antibiotik do budoucnosti a zároveň se vypořádat s narůstající rezistencí patogenních mikroorganismů?

Jedno možné řešení se skrývá mezi samotnými bakteriemi, speciálně ve skupině tzv. predátorských bakterií, které, jak název napovídá, dokáží lovit a požírat ostatní bakterie včetně těch pro člověka patogenních. Tyto bakterie dostaly příznačnou přezdívku „živá antibiotika“ a již několik let jsou coby alternativa ke konvenčním antibiotikům studovány mnoha pracovišti na celém světě, včetně Okinawa Institute of Science and technology Graduate University (OIST). V nedávno publikovaném článku v ACS Synthetic Biology, učinili vědci z OIST první kroky směrem k možnému využití malého predátora, bakterie Bdellovibrio bacteriovorus. Vytipovali nástroje, díky nímž lze manipulovat s geny, které ovlivňují chování této predátorské bakterie.

 „V budoucnu bychom chtěli ovládat predační chování této bakterie, a to hlavně správné načasování a míru predace,“ vysvětluje Mohammed Dwidar z Nucleic Acid Chemistry and Engineering Unit, první autor článku.

Bakterie B. bacteriovorus je pro člověka neškodná, zároveň ale smrtící pro její kořist, Gram negativní bakterie. Ty zahrnují takové bakteriální „zloduchy“ jako je E.coli, Salmonella, Legonella a další. Pokud tedy vědci dokáží kontrolovat chování B. bacteriovorous, mohli by ji využít pro cílené ničení mnoha patogenních bakterií. Nicméně, kvůli jejím neobvyklým predačním mechanismům a dalším unikátním vlastnostem, byla genetická manipulace této bakterie doposud komplikovaná.

Vědci z OIST proto ve svém výzkumu využili tzv. riboswitche, krátké úseky mRNA regulující genovou expresi, pro cílenou genetickou manipulaci predačního chování B. bacteriovorous. Gen je z DNA nejprve přepsán do RNA a posléze v procesu translace do proteinové sekvence. Zmíněný riboswitch je aktivován navázáním specifické chemické sloučeniny a reguluje genovou expresi právě na úrovni translace, kde může rozhodnout, zda dojde nebo nedojde k překladu z RNA do proteinu.

Vědci z OIST při svých experimentech vložili takový riboswitch do jednoho z genů, o kterém předpokládali, že je pro predační chování bakterie B.bacteriovorus klíčový. Byl to gen fliA kódující bičíkový sigma faktor. Poté aktivovali riboswitch pomocí sloučeniny theofylin. Když poté vložili takto upraveného predátora na Petriho misku s chutnou obětí v podobě E.coli, začal se B.bacteriovorus množit mnohem rychleji. To dokazuje, že B.bacteriovorus konzumoval i svou oběť mnohem rychleji. Pokus jednoznačně prokázal, že přidáním theofylinu a díky specifické genetické manipulace lze účinně predační cyklus predátorských bakterií modifikovat.

Kromě zmíněných „živých antibiotik“ lze predátorské bakterie využít i v dalších odvětvích. „Lidé volají po čistých potravinách bez chemikálií,“ vysvětluje Dr. Dwidar. Predátorské bakterie by mohly být v budoucnu bezpečnou alternativou např. k současným chemickým antibiotikům používaných proti rostlinným chorobám. Daly by se také využít v průmyslu při čištění odpadních vod od škodlivých patogenů.

Výsledky vědců z OIST tedy otevírají možnosti pro reálné využití predátorských bakteri. Zároveň ale bude nutné výsledky experimentů vědců z OIST potvrdit i pro další patogenní bakterie a v neposlední řadě vyladit cílené genové manipulace klíčových genů.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Původní zdroj:

Mohammed Dwidar, Yohei Yokobayashi. Controlling Bdellovibrio bacteriovorus Gene Expression and Predation Using Synthetic Riboswitches. ACS Synthetic Biology, 2017; DOI: 10.1021/acssynbio.7b00171

Sekundární zdroj:

Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University. "Predatory bacteria: The quest for a new class of antibiotics: OIST researchers take one step forward toward understanding and genetically manipulating B. bacteriovorus, a type of bacteria with promising potential use as a living antibiotic.." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 October 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171011100722.htm>