Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Czy fluorescencyjne antybiotyki pomogą w diagnostyce infekcji pooperacyjnych?
Czy fluorescencyjne antybiotyki pomogą w diagnostyce infekcji pooperacyjnych?
Prosta, szybka i nieinwazyjna metoda diagnostyczna infekcji bakteryjnych to marzenie wielu lekarzy na całym świecie. Nowoczesne techniki badawcze oferują coraz to dokładniejsze narzędzia do obrazowania, poczynając od całych komórek do nawet pojedynczych molekuł. Kolejnym krokiem może być zastosowanie fluorescencji w diagnostyce infekcji pooperacyjnych już na bardzo wczesnym etapie rozwoju.

Bakteryjne infekcje pooperacyjne to jeden z najczęstszych objawów powikłań po zabiegach chirurgicznych. Średnio rozwijają się u około 1% pacjentów, jednak w niektórych przypadkach może wystąpić nawet u 30% operowanych. Problem ten pojawia się stosunkowo często po zabiegach dotyczących wstawienia implantów czy innych elementów sztucznych. Pierwsze objawy infekcji to zaczerwienienie, ból i obrzęk. Infekcja prowadzi do słabszego gojenia się ran, wydłuża okres pobytu w szpitalu i rekonwalescencji. W efekcie podnosi koszty opieki medycznej, a dla pacjenta może skutkować niewydolnością wielonarządową, sepsą, a nawet śmiercią.

 

Badanie wystąpienia bakteryjnej infekcji pooperacyjnej opiera się na stwierdzeniu pierwszych symptomów zakażenia, a następnie pobraniu wydzieliny ropnej i analizie mikrobiologicznej. Na tym etapie bardzo ważne jest określenie jaki rodzaj bakterii zasiedlił ranę oraz opracowanie profilu antybiotykowego danego patogenu. Jest to niezbędne przy doborze odpowiedniej terapii leczenia, szczególnie w przypadku infekcji przez bakterie oporne na antybiotyki.

 

Diagnostyka na podstawie ogólnych symptomów często sprawia duże trudności w przypadku wprowadzenia do organizmu pacjenta implantów takich jak np. wkręty kostne. Pierwsze objawy mogą być wynikiem wprowadzenia do organizmu elementu obcego, a nie symptomami infekcji bakteryjnej. Obecnie badania diagnostyczne opierają się na pośrednim obrazowaniu poprzez monitorowanie parametrów krwi.  Na obecność infekcji wskazuje podwyższone CRP (stężenie białka C-reaktywnego) i leukocytoza - stanowi to bezpośrednie wskazanie do wykonania badań obrazowych. W skrajnych przypadkach w Polsce wykonywane jest obrazowanie z wykorzystaniem np. tomografii pozytonowo-emisyjnej, czy metod radiologicznych (detekcja niskocząsteczkowych substancji jak np. znakowana glukoza). Jednak analizy te są przeprowadzane z niską rozdzielczością, a jednoznaczna diagnoza we wczesnym etapie infekcji jest prawie niemożliwa. W związku z tym stale prowadzone są badania nad zwiększeniem specyficzności i rozdzielczości metod diagnostycznych.

 

Nowe narzędzie diagnostyczne mają dostarczyć badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Groningen w Holandii przez Marleen van Oosten i współpracowników. Naukowcy w swoich badaniach wykorzystali wankomycynę sprzężoną z barwnikiem fluorescencyjnym. Wankomycyna to antybiotyk glikopeptydowy, wykorzystywany w terapiach antybakteryjnych. Przyłącza się do grup D-Ala-D-Ala i blokuje syntezę bakteryjnej ściany komórkowej poprzez blokowanie tworzenia polimerów kwasu N-acetylomuraminowego z N-acetyloglukozaminą oraz zapobiega powstawaniu wiązań pomiędzy warstwami peptydoglikanu. Wankomycyna wykorzystana przez badaczy została nazwana vanco-800CW i pozwala na specyficzne wykrycie infekcji bakteriami gram-dodatnimi w warunkach iv-vivo. Jej największą zaletą jest możliwość precyzyjnej detekcji mikroorganizmów z dużą rozdzielczością. Wstępne badania zostały przeprowadzone na myszach laboratoryjnych oraz na ludzkich zwłokach. Wyniki badań pozwalają pokładać duże nadzieje co do skuteczności tej terapii. Fluorescencja emitowana przez związany z bakteriami gram-dodatnimi antybiotyk vanco-800CW jest prosta do wykrycia z wykorzystaniem multispektralnych klinicznych kamer NIR.

 

Badania wskazują jeden z kierunków poszukiwań nowych rozwiązań dla problemów, które stawia nam medycyna XXI wieku. Skuteczna antybiotykoterapia staje się coraz większym wyzwaniem dla wielu dziedzin medycyny. Znalezienie nowego sposobu identyfikacji patogenów chorobotwórczych stwarza dodatkowe możliwości i szanse na szybsze i bardziej efektywne leczenie infekcji bakteryjnych. Jeżeli dzięki opisanej metodzie możliwa będzie szybsza diagnostyka zakażeń bakteryjnych i przyspieszy to wdrożenie skutecznego leczenia, to z pewnością zagadnienie to warte jest uwagi naukowców i badaczy.­ — powiedział lek. Mateusz Szymański z Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

 

Badania nad fluorescencyjną wankomycyną to nie jedyne tego typu badania prowadzone na świecie. Sukcesem mogą się pochwalić badacze z Texas A&M Health Sciences Center w Stanach Zjednoczonych, którzy wykorzystali antybiotyk beta-laktamowy sprzężony z fluoroforem. Związek ten pozwala na wykrycie bakterii Mycobacterium tuberculosis. Fluorescencja związku zachodzi w momencie działania enzymu ‑ beta-laktamazy produkowanej przez bakterie. W efekcie związek pozwala na wykrycie wszystkich bakterii zdolnych do produkcji tego typu enzymów, nie tylko z rodzaju Mycobacterium.

 

Wyniki badań przeprowadzonych zarówno przez jeden jak i drugi zespół naukowców są bardzo obiecujące. Perspektywa łatwej diagnostyki in vivo zakażeń bakteryjnych już we wczesnych stadiach może znacznie ułatwić pracę lekarzy, a pacjentom powrót do zdrowia. Lekarze i naukowcy są zgodni co do tego, że metody te wymagają jeszcze wielu badań, zarówno pod kątem toksyczności barwników jak i ich potencjalnego wpływu na indukcję kancerogenezy. Badania kliniczne potrwają zapewne jeszcze wiele lat, jednak pozytywne nastawienie i mobilizacja mogą przyspieszyć wdrożenie tego typu metod diagnostycznych do praktyki lekarskiej.

Źródła

M. van Oosten, T. Schäfer, J. A. C. Gazendam, K. Ohlsen, E. Tsompanidou, M. C. de Goffau, H. J. M. Harmsen, L. M. A. Crane, E. Lim, K. P. Francis, L. Cheung, M. Olive, V. Ntziachristos, J. M. van Dijl, and G. M. van Dam, “Real-time in vivo imaging of invasive- and biomaterial-associated bacterial infections using fluorescently labelled vancomycin,” Nat. Commun., vol. 4, Oct. 2013.

Y. Kong, H. Yao, H. Ren, S. Subbian, S. L. G. Cirillo, J. C. Sacchettini, J. Rao, and J. D. Cirillo, “Imaging tuberculosis with endogenous beta-lactamase reporter enzyme fluorescence in live mice,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 107, no. 27, pp. 12239–12244, Jul. 2010.

materiały własne

KOMENTARZE
Newsletter