Már száz éve tudjuk, hogyan lehetne harcolni a szuperbaktériumokkal, csak megfeledkezett róla a tudomány
A szuperbaktériumok félelmetesnek tűnnek, sok gyógyszer hatástalan is ellenük, és rengeteg áldozatot szednek, mindazonáltal nem teljesen sebezhetetlenek: tudományos összefogással kifejleszthetők ellenük hatásos szerek. Antibiotikumokkal és vírusokkal a szuperbaktériumok ellen című előadásában erre mutatott rá két evolúcióbiológus, Pál Csaba és Papp Balázs a Magyar Tudományos Akadémia Tudományünnepén.
Szuperbaktériumnak az antibiotikumoknak ellenálló baktériumokat szokás nevezni. A szaknyelvben ez a kifejezés ritkán kerül elő, a kutatók inkább pánrezisztens vagy multirezisztens baktériumokként hivatkoznak ezekre a kórokozókra. A szuperbaktériumok térhódítását csendes világjárványnak is nevezik, mert évről évre nő az áldozatok száma. Afrika a legsebezhetőbb, ahol jellemzően más társbetegségekkel együtt tudnak halálossá válni, például sok legyengült immunrendszerű HIV-beteg a tuberkulózis multirezisztens változatának esik áldozatul.
A szuperbaktériumokkal a Telex oldalain is találkozhattak már az olvasók, és azt a következtetést is levonhatták, hogy nagyon veszélyesek, tízmilliószámra fognak meghalni miattuk az emberek. Ha ezt a cikket elolvassák, talán egy kicsit megváltozik a véleményük. Papp Balázs az előadás végén azt mondta, hogy a szuperbaktérium elnevezés túl vészjóslóvá, túl fatalistává vált, de nem emiatt fog kipusztulni az emberiség. Valós probléma, de olyan, amiről tudják, hogyan kellene kezelni, és megoldás is előbb lesz rá, mint például a klímaváltozásra.
Túl sok antibiotikumot használunk
Pál Csaba először azt tisztázta, hogy mik is azok az antibiotikumok – nem, nem olyan élelmiszerek, amiket időnként nagy elérésű hírportálok annak nyilvánítanak, mutatott elrettentő példát. Jellemzően olyan vegyületek, amiket főként talajban élő mikrobák, gombák és baktériumok termelnek. Ezek az anyagok vegyi fegyvernek is tekinthetők, mert a talajban állandó versengés van a tápanyagokért, és a mikrobák megpróbálják kiiktatni egymást, hogy nekik több maradjon. A gyógyászatban használt antibiotikumok jó részét is a talajból izolálták, majd ipari méretekben kezdték el szintetizálni a gyógyszergyárak.
Az antibiotikumokkal kezdetben nagyszerű eredményeket lehetett elérni, az elsőként izolált penicillint az évszázad csodájaként emlegették, mert nagyon sikeresen lehetett vele bakteriális eredetű fertőzéseket gyógyítani. Az ilyen kezelések idővel aztán egyre hatástalanabbak lettek, mert a baktériumok ellenállóvá váltak az antibiotikummal szemben. Nemcsak a penicillin járt így, hanem számos más szer is hatástalanná vált az idők során, néhány tízévente ugyanarra a fertőzésre új és új antibiotikumokat találtak ki.
A baktériumok a gyors evolúciójuk miatt tudnak ellenállóvá válni. Hatalmas az egyedszámuk – egy fertőzéskor bennünk is több tízmilliárd lehet –, gyorsan szaporodnak, osztódnak, és közben mutálódnak. A változások egy része ártalmatlan, de néhány ritka változás mérsékli az ellenálló képességet, három–öt mutáció pedig védettséget is jelenthet. A baktériumok ráadásul élnek a genetikai csereberével, amit a kutatók horizontális géntranszfernek neveznek, Pál Csaba pedig piszkos trükknek is. Ilyenkor két baktérium simán átadja egymásnak a védettséget biztosító mobilis gént, nem kell az utódokra bízniuk a kialakítását.
A rezisztencia kialakulásának több forrása van. Egy jó részük az állattenyésztésből indul. Vagy gyógyászati célból kapnak sokszor antibiotikumot az állatok; vagy hizlalás miatt adnak nekik ilyen szereket, ami az Európai Unión kívül gyakorlat. A túlzott használat pedig növeli az ellenálló képességet. Az, hogy a humán gyógyászatban is gyakran használt szerekké váltak az antibiotikumok, szintén segíti a rezisztencia kialakulását. Az emberek az antibakteriális készítmények használatával is olyan stresszkörnyezetet teremtenek a baktériumoknak, ami a kényszerű alkalmazkodásukat segíti elő. Az antibakteriális kozmetikai készítmények, rúzsok, szájvizek, lemosók hasonlók melléktermékei hasonlítanak az antibiotikumokhoz, és ezek is növelik az ellenálló képességet.
Pál Csaba ugyanakkor valahol meglepőnek tartja, hogy a rezisztencia nem gyorsabban alakul ki, egyrészt mert laboratóriumi körülmények között tényleg sokkal hamarabb kialakul védettség, másrészt mert a baktériumok eleve túlélőgépek, megélnek az Antarktisz jegében, hőforrásokban és rendkívül savas környezetben is.
A harc nehéz, de nem reménytelen
A kutató azt mondta, hogy az új antibiotikumok fejlesztése lelassult, nagyon kevés új kerül belőle a piacokra, és nem látni radikálisan új hatásmechanizmusokat sem, inkább csak pici módosításokat. A gyógyszerfejlesztések elmaradásának egyszerre vannak piaci és biológiai okai. Egy-egy antibiotikum kifejlesztése több száz millió dollár is lehet, de megvan a veszély, hogy a piacra dobásnál már látszik, hogy hosszú távon nem lehet alkalmazni, így be sem hozná az árát. Olyan is előfordul, hogy maga a hatóanyag szintézise nagyon drága, és ezért nem lehet piacképes gyógyszert fejleszteni, hiába lenne ígéretes egyébként az antibiotikum. A gyógyszergyárak a költséghatékonyság miatt főként generalista, tág spektrumú szereket szeretnek fejleszteni, olyanokat, amik sok kórokozóval tudnak végezni, de az antibiotikumok között sok specialista van, ami csak egy-egy baktérium ellen hatásos. Sok nagy gyógyszergyártónál ezért már le is álltak az antibiotikumkutatások.
Ezek után azt hihetnénk, hogy a gyógyászat vert seregként elkulloghat, de még vannak gyenge pontjaik a baktériumoknak, ahol érdemes támadni őket. Több betegségnél működik az, hogy a rezisztens baktériumot nem egy szerrel, hanem antibiotikumok kombinációjával támadják. A koktélba került antibiotikumok közül mindegyiknek más a hatásmechanizmusa, és ahhoz, hogy mindegyikkel szemben ellenálló képességet szerezzen a baktérium, sok ritka mutációnak kellene bekövetkeznie. Az ilyen koktéloknak az az egyik ismérvük, hogy ha az egyik elemére kialakul is a rezisztencia, akkor a másikra hiperérzékeny legyen a baktérium, és ez oda-vissza működjön. Ezekben az esetekben, ha kialakul is rezisztencia, az csak lassan megy végbe.
A másik út az, hogy teljesen új antibiotikumokat fejlesztenek a mesterséges intelligencia segítségével úgy, hogy több ezer ismert molekula adatait tanítják meg a gépi modelleknek. Vannak még olyan molekulák, amik nem léteznek, de valószínűsítik, hogy lehetne azokat szintetizálni. Az MIT kutatói már ki is fejlesztettek két gyógyszert ezen a módon, amikkel a kankót és az MRSA-fertőzést kezelik majd.
Baktériumölő vírusok jelenthetnek megoldást
A harmadik, ígéretes módszer pedig az, hogy a baktériumokat vírusokkal, úgynevezett bakteriofágokkal támadják és pusztítják el. Az ezzel kapcsolatos kísérletek a kétezres évektől kezdtek el igazán felpörögni. Pedig maga a módszer nem új, előbb használták, mint a penicillint, már több mint száz évvel ezelőtt felmerült az ötlet, a francia Félix d’Hérelle kísérletezett vele 1917-ben. Papp Balázs azt mondta, hogy az 1930-as évektől szovjet, majd lengyel próbálkozások is voltak vele, de valahogy a nyugati orvoslás horizontjáról eltűnt a fágterápia.
Pedig a módszer a maga módján nagyon egyszerű, a baktériumokat elpusztító, de az emberre nem ártalmas vírusokat kell hozzá találni. A bakteriofágok rátapadnak a baktériumok sejtfalára, bejuttatják a genetikai állományukat, majd gyakorlatilag kipukkasztják a sejteket, ahogy túlszaporodnak. A fágok a saját dózisukat állítják be, ha sok a baktérium, sok lesz a fág is.
Papp azt mondta, hogy már több mint száz sikeres esettanulmány van. Ezek olyan helyzetek voltak, amikor már semmilyen antibiotikum nem segített. A fágos kezeléseknél viszont példátlanul magas volt a sikerráta, 70-80 százalékuk működött, még sincs engedélyezett általános készítmény sem Európában, sem az Egyesült Államokban. Ennek szintén az az egyik oka, hogy a fágok szűk hatáskörűek, olyan, mintha egy ismeretlen zárhoz kellene kulcsot találni. A kutató példaként hozta az Acinetobacter baumanniit, amit a legnotóriusabb rosszfiúnak tekintenek, mert 250-féle, sejtfalon kívüli védő toktípusa van, egy bakteriofágnak pedig nincs 250 kulcsa, vagyis olyan receptora, amivel kötni tudna a baktériumhoz.
Szegedi kutatók viszont arra jutottak, hogy jellemző, hogy egyes régiókban milyen domináns változatok vannak jelen. Ha ezeket azonosítani tudják, akkor régiókra szabott fágterápiát lehetne fejleszteni, azaz elég lenne néhány kulcs. A baktériumok genomjának felfejtésével a baktériumok családfáját is meg lehet határozni, amihez a földrajzi adatokat is hozzárendelik, rekonstruálni tudják a terjedést. Kiderült, hogy például az Acinetobacter baumannii 10-11-féle változata a régiónk nagy részét lefedi, és akkor ezekre érdemes terápiát fejleszteni.
Papp Balázs azt mondta, hogy míg a gyógyszerfejlesztés évekig tarthat, hatékony fágot néhány hónap alatt lehet találni. Gyakran például szennyvizekből izolálnak, mert ahol maga a baktérium jelen van, ott a fágok is megjelennek, és szüntelen versengésben vannak. A 11 baktériumtípusból 9-re találtak többféle fágot a kutatók, és egy preklinikai kísérletben egy négy elemükből álló koktélt sikeresen is alkalmaztak egereknél.
Ha egy fág meg is van, az még nem lesz automatikusan gyógyszer, azzal is több lépcsőt végig kell járni, de Papp Balázs úgy vélte, hogy a baktériumok genetikai változásával együtt is öt-tíz éves távlatra hatásos gyógyszert lehetne fejleszteni belőlük. A genetikai alapú terápia már mindennaposnak is mondható, az influenza elleni oltások is így működnek. A készítőik prediktív orvoslást végeznek, megpróbálják kitalálni, hogy milyen irányban fejlődik a vírus. Papp Balázs azt mondta, hogy a régiókról készített genetikai térkép segíthet előrejelző rendszer kialakításában is.
Papp röviden felvillantotta az egyik sikeres esettanulmányt is, ami fágok hatásossága mellett a tudományos összefogásnak is szép példázata lett. 2015-ben Tom Patterson kutató feleségével, Steffanie Strathdeevel Egyiptomban nyaralt, amikor rosszul lett. Először gyomorrontásra gyanakodtak, de kiderült, hogy az az Acinetobacter baumannii szuperbaktérium támadta meg, ami nagyon sok szerrel szemben ellenálló, és fertőtlenítéssel is nehéz eltávolítani, a kórházakban is ez tud járványszerűen terjedni.
Pattersont előbb Németországba, majd állapotának súlyosbodása után az Egyesült Államokba, San Diegóba szállították. Heteket töltött kómában, élet és halál között lebegett, amikor a járványügyi szakember felesége a szakirodalomban rábukkant egy fágterápia leírására. Úgy érezte, hogy van remény, de önmagában ez kevés volt. Végül világméretű összefogást kellett koordinálnia. Először is kellett találni egy kutatót, aki vállalta a terápiát és annak engedélyeztetését, majd meg kellett találniuk azt a fágot, ami hatásos lehetett. Rengeteg laboratórium kezdett ezután kutakodni, végül egy texasi intézményben és a haditengerészetnél lettek meg azok a fágok, amik kémcsőben legalábbis működtek. Végül ezekből készítettek gyógyszert, ami kihozta a kómából Pattersont, majd néhány hét alatt fel is épült, ahogy kiürültek a baktériumok.
