Ezt állapították meg az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontban Papp Balázs, illetve Pál Csaba vezetésével mûködõ két Lendület-kutatócsoport tagjai. A rangos Nature Communicationsben publikált eredményük hatékonyabb gyógyszerek kifejlesztéséhez is támpontot nyújthat.

"A szinte minden gyógyászatban alkalmazott antibiotikumnak ellenálló, multirezisztens baktériumtörzsek egyre kevésbé kezelhetõ, globális méretû egészségügyi problémát jelentenek" – vázolta a kutatás hátterét Spohn Réka, az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Szintetikus és Rendszerbiológiai Egységéhez tartozó, Pál Csaba Lendület-csoportvezetõ irányította laboratórium elsõéves doktoranduszhallgatója, aki a tanulmányt megosztott elsõ szerzõként jegyzi. Mint elmondta, a baktériumok gyakran egyszerû mechanizmusok révén is képesek az alkalmazkodásra, az antibiotikumok nagymértékû használata pedig csak tovább gyorsítja a folyamatot. A probléma jelentõségét mutatja, hogy az Egyesült Államokban az egyes baktériumtörzsek által okozott fertõzésben többen halnak meg, mint HIV-fertõzésben.

"Keresztrezisztencián azt a jelenséget értjük, amikor egy baktérium alkalmazkodik egy adott antibiotikumhoz, és ezáltal több más, számára még ismeretlen antibiotikummal szemben is ellenállóvá válik" – mutatott rá Spohn Réka. A kólibaktériummal végzett laboratóriumi evolúciós kísérletek során a szakemberek azt tapasztalták, hogy az egysejtû – bár a 12 vizsgált antibiotikum esetében eltérõ mértékben, de – rendkívül gyorsan alkalmazkodott az egyre növekvõ dózisú antibiotikumokhoz: mindössze két hónap után akár több százszoros mennyiségnek is ellenállt.

A kutatások arra is kiterjedtek, hogy az egy-egy antibiotikumra már rezisztens baktériummal szemben mennyire hatásos a kutatásba bevont többi 11 készítmény. Az eredmények alapján megalkotott keresztrezisztencia-hálózat azt mutatja, hogy "akár már egyetlen antibiotikumhoz alkalmazkodva is multirezisztenssé válhat a baktérium, azaz számos más szerrel szemben is csökkenhet az érzékenysége" – figyelmeztet Spohn Réka. Azt is kiemelte, hogy nem csak azokban az esetekben figyelhetõ meg nagymértékû keresztrezisztencia, amelyekben a vizsgált antibiotikumok hasonló módon hatnak a baktériumra, vagy hasonló a kémiai szerkezetük. "Teljesen eltérõ hatásmechanizmusú antibiotikumok esetében is megfigyelhetõ volt, hogy a baktérium képes megélni a számára ismeretlen antibiotikumnak akár a 128-szoros dózisán is" – idézte az adatokat a kutató.

A genetikai vizsgálatok alapján a laboratóriumi evolúció során megjelenõ rezisztenciáért általában öt-tíz mutáció felelõs. "Vizsgálataink során egy forradalmian új, a kutatócsoportunkban viszont már igen magas szinten alkalmazott tudományág, a genommérnökség eszköztárát is alkalmaztuk" – emelte ki, amirõl egy, a szélesebb közönségnek szóló, összefoglaló munkát közölt a rangos nemzetközi Nature Reviews Genetics folyóirat a lendületes kutatócsoport tollából. "Az említett módszerrel akár evolúciós kérdések feszegetése is lehetséges, alkalmazásával ugyanis szándékosan elõ tudtunk idézni több, az evolúciós kísérletünk során megismert mutációt, és kiderült, hogy ezek a manipulációk a baktériumtörzsben multirezisztenciához vezettek" – magyarázta Spohn Réka.

A szegedi laboratórium korszerû eszközparkja – amelynek kiépítéséhez a Lendület-pályázat, valamint az MTA-nak a kiemelkedõ tudományos tevékenység infrastrukturális feltételeit biztosító pályázatai is hozzájárultak – révén a kutatók az antibiotikum-keresztrezisztencia mögött álló molekuláris folyamatokba is bepillantást nyertek. "Programozható automata inkubátorok, illetve pipettázó robotok állnak rendelkezésünkre, amelyek lehetõvé teszik, hogy a kutatás több lépése is teljesen automatizáltan menjen végbe. Ezen eszközök segítségével akár több száz mutáció kombinációját is visszajuttathatjuk véletlenszerûen a baktérium örökítõanyagába. A jelenség összetettségét mutatja ugyanis, hogy több mutáció együttes elõfordulása a genomban gyengítheti vagy épp erõsítheti egymás hatását" – mondta a szegedi kutató.

Az egyedülálló módon – rendszerbiológiai, genomikai és genommérnöki megközelítésben – folytatott vizsgálat kimutatta, hogy a keresztrezisztencia-hálózat szabályszerûségei, elsõsorban az alkalmazkodás következtében megjelenõ mutációk alapján a keresztrezisztencia elõre jelezhetõ. "A kórokozó által hordozott mutációk ismeretében következtethetünk arra, hogy nagy valószínûséggel mely antibiotikumokkal szemben mutat majd rezisztenciát a baktérium" – foglalta össze az egészségügyi szempontból is új távlatokat nyitó kutatás eredményeit a szakember.

Papp Balázs 2009-ben, Pál Csaba 2012-ben nyerte el a Lendület program támogatását, kutatócsoportjaik az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Szintetikus és Rendszerbiológiai Egységében mûködnek. Kutatásaik során számítógépes és evolúciós rendszerbiológiai megközelítéssel vizsgálják, hogy milyen molekuláris mechanizmusok befolyásolják a gyógyszerekkel szembeni rezisztencia kialakulását.