Szybki rozwój oporności na leki przeciwbakteryjne to poważny problem zdrowotny. W wyniku szerokiego stosowania antybiotyków na całym świecie rozprzestrzeniają się tzw. supermikroby, czyli bakterie obdarzone genami wielolekowej oporności. Wcześniej proste do wyleczenia infekcje, często okazują się niebezpieczne dla zdrowia i zycia pacjentów. Podczas gdy w latach 70. oporne szczepy Staphylococcus aureus należały jeszcze do rzadkości, obecnie aż 55 procent wykazuje oporność na terapię. Medycyna potrzebuje zarówno nowych leków, jak i sposobów poradzenia sobie z szybko narastająco opornością.

Nad takim sposobem pracowali przez ostatnie lata naukowcy z Duke University. Wynaleźli oni program zwany OSPREY, który umożliwia wyprzedzenie supermikrobów w trwającym nieustannie wyścigu zbrojeń. Oprogramowanie pozwala na przewidywanie konkretnych zmian genetycznych, które spowodują powstanie oporności, zanim dany lek zostanie przetestowany na pacjentach.

- To daje nam wgląd w przyszłość – mówi Bruce Donald, współautor badania, profesor informatyki i biochemii na Duke University. - Możemy zobaczyć co bakterie zrobią, aby uciec przed lekami, które projektujemy zanim te leki w ogóle zostaną wykorzystane.

Zdj. Oporny na wankomycynę Staphylococcus aureus (VISA).

Naukowcy przetestowali swój program na eksperymentalnym leku przeciwbakteryjnym z grupy inhibitorów reduktazy dihydrofolianowej. Za pomocą oprogramowania przewidzieli oni powstanie czterech punktowych mutacji w odpowiedzi na podanie nowego związku. Podanie leku bakteriom Staphylococcus aureus (MRSA) w warunkach in vitro spowodowało szybki rozwój oporności. Zsekwencjonowanie materiału genetycznego opornych bakterii ujawniło, ze ponad połowa kolonii posiadała przewidzianą przez program mutację. Redukowała ona aż 58-krotnie wrażliwość komórki bakteryjnej na podany lek.

- Fakt, ze znaleźliśmy przewidziane mutacje w bakteriach jest bardzo ekscytujący – stwierdza Bruce Donald.

Następnym krokiem naukowców będzie przetestowanie oprogramowania na innych bakteriach m.in. Escherichia coli i Enterococcus. Mają oni nadzieję, że w przyszłości uda się także przewidzieć narastanie oporności w przypadku wirusów, a nawet nowotworów.

Umiejętność „wyprzedzenia” bakterii może znaleźć olbrzymie zastosowanie w projektowaniu przyszłych terapii. Firmy farmaceutyczne będą mogły zrezygnować z rozwijania danego związku leczniczego, jeśli program przewidzi szybki rozwój oporności. Mutacje, które gwarantują oporność na jeden lek mogą uczynić patogeny bardziej wrażliwe na inne leki. Zastosowanie sekwencyjnej terapii może okazać się rozwiązaniem w trwającej od kilkudziesięciu lat walce medycyny z supermikrobami.