Przepis na zabijanie

Światło, związek fotoaktywny (tzw. fotouczulacz) i tlen to składniki mieszanki, która może okazać się przydatna w walce z patogenami niewrażliwymi na klasycznie stosowane leki. Terapia fotodynamiczna (ang. PhotoDynamic Therapy, PDT) to metoda stosowana od lat w leczeniu nowotworów. Przykładowym fotouczulaczem dopuszczonym  do użycia klinicznego na całym świecie jest Photofrin stosowany m. in. w leczeniu raka drobnokomórkowego płuc.  Początkowy etap działania metody zawsze jest taki sam: fotouczulacz, będący aromatycznym związkiem, traktowany wiązką światła o odpowiedniej długości fali przechodzi w stan wzbudzony, a następnie przekazuje energię wzbudzenia na sąsiadujące cząsteczki, prowadząc do ich przekształcenia w postać rodnikową. Jeśli w środowisku reakcji znajduje się dodatkowo tlen, w konsekwencji indukowane jest powstanie lokalnych warunków stresu oksydacyjnego, niszczenie struktur biologicznych i śmierć komórek docelowych. Dzięki uniwersalnym zasadom działania, terapia fotodynamiczna może być skierowana także przeciwko drobnoustrojom. Dzieje się to z dobrym skutkiem w ośrodkach medycyny estetycznej, gdzie fotoinaktywacja stosowana jest w leczeniu trądziku wywołanego przez bakterie Propionibacterium acnes. W tym celu stosuje się kwas aminolewulinowy - prekursor naturalnych fotouczulaczy porfirynowych – oraz światło niebieskie. Czy zatem PDT może być stosowana także przeciwko wielolekoopornym patogenom człowieka? Teoretycznie tak.

Celujemy w patogeny

Inaktywacja fotodynamiczna może być skuteczną opcją terapeutyczną wszędzie tam, gdzie uzyskany efekt będzie jednorodny (niezależnie od szczepu), selektywny względem komórek drobnoustrojów oraz, ze względu na wielokierunkowe działanie oksydacyjne, nie będzie prowadził do wytworzenia mechanizmów oporności. Aby uzyskać ten efekt, w ośrodkach na całym świecie prowadzone są badania z użyciem modeli takich jak Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa czy Candida albicans. Ze względu na dostępność źródeł światła, dotyczą one w szczególności infekcji skóry, ran, owrzodzeń czy chorób przyzębia. Pierwsze badania kliniczne prowadzone są z użyciem kationowego fotouczulacza PPA904 w leczeniu infekcji stopy cukrzycowej i przewlekłych owrzodzeń nóg (Morley
i wsp. 2013).

Istnieją różne strategie podnoszące efektywność PDT, takie jak funkcjonalizacja związków fotouczulających z użyciem adduktów zwiększających ich specyficzność i stopień generacji reaktywnych form tlenu, zintegrowane zastosowanie fotoinaktywacji i obecnie dostępnych leków,
a także poszukiwanie markerów diagnostycznych stanowiących o stopniu podatności danego szczepu na terapię. Wśród wiodących ośrodków zajmujących się tematem inaktywacji fotodynamicznej mikroorganizmów znajdują się m. in. Klinika Dermatologii Szpitala Uniwersyteckiego w Regensburgu (Niemcy) oraz Centrum Fotomedycyny Wellman’a w Massachusetts (USA). Wśród polskich jednostek naukowych badania nad bakteriobójczym zastosowaniem PDT prowadzone są m. in. na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie oraz w Zakładzie Diagnostyki Molekularnej Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii w Gdańsku. W tym ostatnim realizowano  m. in. projekt LIDER dotyczący połączenia działania fotouczulaczy i nanocząsteczek srebra. Obecnie trwają  badania nad  funkcjonalizacją fotouczulaczy przy pomocy peptydów przeciwdrobnoustrojowych oraz fotoinaktywacją C. albicans przy użyciu pochodnych imidazoakrydyny. Czy  PDT to  światło w tunelu? Mamy nadzieję, że w obliczu rosnącej lekooporności patogenów człowieka, w ciągu najbliższych lat stanie się ona skuteczną opcją terapeutyczną.