Od vypuknutia pandémie sa na nás valia správy zo všetkých strán o nebezpečenstvách vírusu SARS-CoV-2, pričom mnoho ľudí mohlo nadobudnúť pocit, akoby iné baktérie a vírusy prestali existovať. Vedci na výskum antibiotík proti ostatným druhom baktérií nezanevreli, pričom ako ukazujú posledné výskumy, nedávno sa dokonca podarilo odhaliť komplexnú reakciu baktérií na antibiotiká. Na tému upozornil portál Phys.

Objavili sme nový stav baktérií

Nový výskum publikovaný v prestížnom žurnále Nature otvoril dvere doteraz nepoznaným možnostiam vývinu nových a účinnejších liekov v boji proti závažným bakteriálnym ochoreniam. Tím odborníkov z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme totiž ukázal, že baktérie v prípade ohrozenia života vstupujú do akéhosi „narušeného“ stavu, v ktorom fungujú úplne iným spôsobom ako bežné baktérie, upozorňuje portál JerusalemPost.

Baktéria po vystavení SHX a jej nasledovná regenerácia. ; Orit Gefen Yoav Kaplan adapted from Kaplan Y. et al. Nature 2021

Ako vysvetľuje tím zainteresovaných odborníkov, antibiotiká majú niekoľko mechanizmov ako pôsobia na baktérie. Podľa toho, či mikroorganizmy zastavia rast, alebo sú usmrtené, delíme antibiotické látky na baktericídne (zabíjajú baktérie) a bakteriostatické (narúšajú normálne fungovanie a rast).

Tak či onak, obe kategórie antibiotík tlačia baktérie do stavu blízkej smrti, kde im posledný „úder“ dá náš imunitný systém. Pod týmto život ohrozujúcim stresom však podľa najnovších výskum baktérie vstupujú do stavu „narušenia“, kedy sa správajú úplne inak ako ostatné baktérie. Problém je, že baktérie v tomto stave nereagujú na aktuálne využívané antibiotiká, ale vyžadujú špeciálnu liečbu. Aspoň to naznačujú výsledky, ku ktorým dospela profesorka Nathalie Q. Balaban a Yoav Kaplan so svojim tímom.

Ukázalo sa totiž, že keď sa baktérie nepodarí usmrtiť, alebo odstrániť, nakoniec sa zotavia a rozmnožia, pričom každá jedna bunka sa bude správať úplne iným spôsobom ako jej genetické identické susedné bunky.

„Baktérie v stave narušenia vyžadujú liečbu, ktorá sa líši od nášho súčasného arzenálu antibiotík,“ cituje portál Phys vyjadrenia Nathaliq Q. Balaban. „Práve začíname skúmať nové farmakologické látky, ktoré sú schopné poraziť baktérie počas stavu narušenia,“ dodáva.

Balabanovej výskumný tím už v minulosti ukázal, že subpopulácia baktérií prechádza do akéhosi stavu zamrazenia, keď sú im odoprené živiny. Okamžite, ako sa dostanú do prostredia plného potrebných živín, baktérie sa začnú zotavovať a rozrastať. Tieto „perzistetné“ baktérie sú však úplne odlišné od „rezistentných“ baktérií, u ktorých sa vyvinula genetická mutácia, píše portál Phys. Napriek mnohým výskum do dnešných dní nevieme, aký mechanizmus stojí za perzistenciou týchto baktérií.

S cieľom vyriešiť túto zapeklitú situáciu a predpovedať správanie baktérií, ktoré sú v životom ohrozujúcich podmienkach pod vysokým stresom, tím autorov skúmal správanie jednotlivých buniek kmeňa E. coli.

Nešlo o náhodu

V rámci experimentu boli bunkám podávane chemikálie s názvom SHX, ktoré okamžite vyvolávajú stav hladovania, čím baktérie v podstate dostali do stavu ako po podaní veľkej dávky antibiotík. Keď chemikáliu odstránili, podľa očakávaní dochádzalo k obnovovaniu jednotlivých buniek.

Animácia výroby elektriny medzi baktériou Geobacter a molekulami vody vo vzduchu. Screenshot/YouTube

Zaujímavé však bolo, že bunky sa neobnovovali rovnakou rýchlosťou, ako by sa dalo očakávať od geneticky identických buniek. Niektoré sa stihli zostaviť už do hodiny, iné na to potrebovali celý deň. Čas potrebný na zotavenie buniek pritom ovplyvňovalo aj to, ako dlho bola aplikovaná počiatočná dávka SHX.

To podľa výskumníkov znamená, že „baktérie si uchovávajú pamäť o celkovej expozícii SHX“. Pozoruhodné je aj to, že miera zotavenia buniek nebola náhodná, ale v skutočnosti pripomínala rýchlosti pozorované pri určitých fyzikálnych procesoch.

Na základe týchto zistení a s pomocou profesora Odeda Agama dokázali vymodelovať stav narušenia a predpovedať správanie populácie buniek v tomto stave. Model teda umožňuje predpovedať presnú reakciu toho, ako bude populácia baktérií reagovať na liečbu pomocou antibiotík. V budúcnosti môže výskum pomôcť pri zabíjaní rakovinových buniek