Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Inaktywacja fotodynamiczna mikroorganizmów
Inaktywacja fotodynamiczna to metoda służąca zwalczaniu niepożądanych komórek – pierwotnie nowotworowych, obecnie także chorobotwórczych drobnoustrojów. Bazując na generacji reaktywnych form tlenu, wykazuje działanie niezależne od zastanych mechanizmów antybiotykooporności. Choć wiemy coraz więcej na temat samego procesu, niektóre szczepy bakterii potrafią efektywnie bronić się przed fotoinaktywacją.

 

Inaktywacja fotodynamiczna (ang. photodynamic inactivation, PDI) to szczególny rodzaj stresu oksydacyjnego, który wywoływany jest na skutek połączonego działania trzech elementów: związku fotouczulającego (fotouczulacza), światła i tlenu. Absorbując światło o określonej długości fali, fotouczulacz ulega wzbudzeniu i przekazuje uzyskaną energię na sąsiadujące cząsteczki. W środowisku bogatym w tlen proces ten prowadzi do generacji reaktywnych form tlenu (RFT) w formie wolnych rodników bądź tlenu singletowego 1O2. Pierwotnie wykorzystywana do niszczenia komórek nowotworowych, metoda ta wykazuje także potencjał w zwalczaniu drobnoustrojów.

Jej podstawową zaletą jest niespecyficzny charakter działania, w którym RFT oddziałują z elementami struktur komórkowych, niezależnie od profilu lekooporności. Oznacza to, że zarówno szczepy oporne, jak i wrażliwe na antybiotyki mogą być eliminowane z równą skutecznością. Ponieważ działanie PDI jest nieukierunkowane, nie zaobserwowano dotąd nabycia oporności na ten rodzaj traktowania. Specyfika metody polega na tym, że bakterie są bardziej wrażliwe na traktowanie niż zdrowe komórki ludzkie, co umożliwia wyznaczenie okna terapeutycznego.

Ze względu na wymagany dostęp światła, PDI dedykowana jest głównie do miejscowego leczenia infekcji powierzchniowych, choć ograniczenia te można pokonać z użyciem metod endoskopowych. Dlaczego zatem przeciwdrobnoustrojowe zastosowanie PDI wciąż nie jest powszechnie stosowane w praktyce klinicznej?


Bakteryjne mechanizmy obrony
Bakterie wyposażone są w szereg enzymów chroniących przed działaniem wolnych rodników, takich jak: katalazy, dysmutazy ponadtlenkowe i peroksydazy. Mimo to, w świecie bakterii niefotosyntetyzujących, np. Escherichia coli lub Staphylococcus aureus, nie są powszechne mechanizmy obrony przed głównym orężem PDI 1O2. Badania wykazują jednak, że odpowiedź bakterii na PDI jest heterogenna, tj. w obrębie gatunku występują, zarówno szczepy wrażliwe, jak i niewrażliwe. Zjawisko to zostało dobrze udokumentowane na modelu S. aureus. Mechanizm leżący u podstaw tej zróżnicowanej odpowiedzi nie został do tej pory w pełni wyjaśniony, choć obserwuje się istotny udział takich czynników jak: pigmentacja (za sprawą złotego barwnika błonowego stafyloksantyny), aktywność czynnika sigma (warunkującego ekspresję genów w warunkach stresu) czy aktywność białka RecA (uczestniczącego w naprawie uszkodzeń DNA).

Przyjmuje się jednak, że głównym celem PDI jest bakteryjna błona komórkowa, zaś uszkodzenia DNA są zjawiskiem wtórnym. Świadczy o tym fakt, że Deinococcus radiodurans bakteria tolerująca ekstremalne dawki promieniowania, ze względu na niezwykle wydajny system naprawy DNA, wykazuje wrażliwość na PDI.

 

Perspektywy klinicznego zastosowania antydrobnoustrojowego PDI
W badaniach klinicznych PDI wykorzystano do tej pory w leczeniu: infekcji bakteryjnych (m.in. infekcje ran i przyzębia, trądzik pospolity, łupież rumieniowy), infekcji grzybiczych (grzybice skóry i paznokci, zapalenie mieszków włosowych, łupież pstry), infekcji pasożytniczych (leiszmanioza) oraz infekcji wirusowych (kłykciny kończyste, brodawczak krtani, opryszczka). Fotouczulacze zatwierdzone przez FDA lub dopuszczone do użytku w Europie, takie jak Photofrin® czy Foscan®, przeznaczone są do leczenia pacjentów onkologicznych bądź leczenia problemów skórnych, np. Levulan®. Pierwszym poważnym kandydatem w kontekście przeciwbakteryjnego zastosowania PDI jest obecnie Visonac® – preparat w formie kremu zawierający prekursor protoporfiryny IX – przeznaczony do leczenia trądziku pospolitego wywołanego przez Propionibacterium acnes. Lek pomyślnie przeszedł drugą fazę badań klinicznych. Choć w badaniach tych wciąż pojawia się więcej pytań niż odpowiedzi, PDI stanowi ważną opcję terapeutyczną w leczeniu lekoopornych zakażeń.

 

KOMENTARZE
Newsletter