Studie: Modifikované bakterie jsou účinné v léčbě rezistentních plicních infekcí

Výzkum španělských vědců naznačil, že upravené živé bakterie by mohly posloužit jako nový způsob léčby rezistentních plicních infekcí, které jsou celosvětově v první desítce nejčastějších příčin úmrtí. Studie publikovaná v časopise Nature Biotechnology ukázala, že modifikovanou bakterii Mycoplasma pneumoniae je možné u myší zacílit na infekce rezistentní vůči antibiotikům a jejich citlivost vůči této léčbě opět obnovit.  

Respirační onemocnění se řadí celosvětově mezi desítku nejčastějších příčin úmrtí. Rostoucí počet rezistentních kmenů bakterií a nedostatek nových antibiotik nutí vědce hledat nová terapeutika, která by nám poskytla činnou obranu proti těmto infekcím. Autoři nejnovější studie na toto téma, publikované v časopise Nature Biotechnology, upozorňují, že stávající antibiotická terapie navíc likviduje i prospěšné plicní mikroby a může vést k perzistenci patogenních a rezistentních kmenů. Odborníci studující mechanismy rozvoje antibiotické bakteriální rezistence pak popisují, že zhruba 65 až 80 procent infekcí postihujících člověka je spojeno s tvorbou biofilmu. To je zjednodušeně jakési strukturované mikrobiální společenství, které ve výsledku zvyšuje odolnost bakterií a může tak značně komplikovat pokusy o jejich eradikaci. Biofilmy jsou obzvláště časté u chronických plicních onemocnění, včetně cystické fibrózy, chronické obstrukční plicní nemoci, bronchiektázii a také u akutních infekcí dýchacích cest spojených s pobytem na ventilátoru – např. tracheobronchitida (VAT) či pneumonie (VAP). Biofilmy díky svým vlastnostem umožňují bakteriím vyhnout se obranným mechanismům hostitele a propůjčují jim odolnost vůči antimikrobiálním látkám. V důsledku toho mohou zejména v nemocničním prostředí způsobovat opakované chronické infekce. Podle autorů studie jsou při snaze eradikovat biofilm následně nutné poměrně vysoké baktericidní koncentrace antibiotik, které mohou způsobovat různě závažné nežádoucí účinky. Nemluvě o tom, že je řada plicních patogenních bakteriálních kmenů vůči antibiotikům již rezistentních. Tvorba biofilmů je pak problematická zejména při používání endotracheálních rourek u pacientů na jednotkách intenzivní péče, kteří vyžadují invazivní mechanickou ventilaci. Vědci odhadují, že VAT a VAP se vyskytují u 9 až 27 procent všech takto ventilovaných pacientů. U ventilovaných pacientů s akutním respiračním syndromem s COVID-19 je výskyt těchto komplikací ještě vyšší – přesahuje dokonce 50 procent. Stejně tak je u ventilovaných pacientů s VAP a COVID-19 vyšší mortalita, než u pacientů s chřipkou, a nebo bez virové infekce. Riziko úmrtí je následně ještě vyšší, pokud je VAP spojena s biofilmy Pseudomonas aeruginosa. A právě na ně se španělští vědci v této studii zaměřili.

Proražení obranné linie

Vědci v této studii modifikovali plicní bakterii Mycoplasma pneumoniae a následný výzkum na myších ukázal, že je takto geneticky upravený bakteriální kmen nejen biologicky bezpečný, ale je možné jej použít k léčbě rezistentních infekcí a učinit je opět citlivými k antibiotikům, vůči kterým byly dříve odolné. Autorka studie doktorka Maria Lluch-Senar. z Mezinárodní katalánské univerzity a barcelonského Institutu vědy a technologie popsala pro britský list The Guardian metodu jako „beranidlo“, které obléhá bakterie odolné vůči antibiotikům. „Léčba prorazí díry v buněčných stěnách bakterií a vytvoří tak klíčové vstupní body pro antibiotika, jež následně mohou proniknout do infekce a zlikvidují ji u zdroje,“ vysvětlila Maria Lluch-Senar. U myší léčba zdvojnásobila šanci na přežití. Podání jedné vysoké dávky modifikovaných bakterií nevyvolalo žádné známky toxicity v plicích a imunitní systém se jich po ukončení léčby zbavil do čtyř dnů.

Naděje pro budoucnost

Podle systematické analýzy o globální zátěži antimikrobiální rezistence, kterou loni v lednu zveřejnil časopis The Lancet představuje antimikrobiální rezistence rostoucí hrozbu. V roce 2019 s ní bylo spojeno 4,95 milionů úmrtí a u nejméně 1,27 milionu byla přímou příčinou smrti. Pro analýzu byl tehdy použit prediktivní statistický model a zahrnuta byla data z 204 zemí a 28 patogenů. Současná studie využívající genetickou úpravu bakterií navazuje na loňský klinický průlom v oblasti využívání modifikovaných virů (fágů) na bakteriální infekce.

Nejnovější léčba španělských vědců byla prozatím „ušita na míru“ bakterii Pseudomonas aeruginosa, která díky biofilmům vede k obtížně řešitelným infekcím, jež jsou v nemocničním prostředím spojené s vysokou mírou úmrtnosti. Upravený kmen Mycoplasma pneumoniae se díky schopnosti rozpouštět biofilm v endotracheální trubici ventilovaných pacientů ukázal jako potenciálně účinný v léčbě infekcí dýchacích cest spojených s biofilmem. Navíc je podle autorů studie možné tento kmen kombinovat i s antibiotiky zaměřenými na peptidoglykanovou vrstvu, a tak zvýšit účinnost proti grampozitivním a gramnegativním bakteriím.  Vědci předpokládají, že jimi modifikovaný kmen bude moci být v budoucnu přizpůsoben pro léčbu dalších infekčních i neinfekčních plicních onemocnění vyžadujících lokální dodávku terapeutických molekul. Před započetím samotných klinických testů však vědci chtějí provést ještě další výzkum. Vzdálenější vize pak počítá s aplikací léčiva pomocí rozprašovače, který umožní pacientovi vdechovat modifikované bakterie.