Bacteriile care trăiesc cu insecte ar putea furniza noi antibiotice

Multe antibiotice utilizate astăzi provin de la bacterii care trăiesc în sol. Acum, cercetări recente arată că bacteriile care trăiesc pe insecte ar putea fi mai eficiente în combaterea superbugilor rezistenți la medicamente decât bacteriile din sol.

Cercetătorii s-au orientat către furnici în căutarea de noi compuși cu proprietăți antibiotice.

Oamenii de știință de la Universitatea din Wisconsin-Madison au efectuat cea mai mare și mai aprofundată investigație vreodată asupra activității antibiotice a microbilor care trăiesc pe insecte.

Un punct culminant al noului studiu este descoperirea unui nou antibiotic în Cyphomyrmex furnica, care este o specie braziliană care cultivă ciuperci. Cercetătorii au numit compusul cipomicină.

Testele de laborator au demonstrat că cifomicina ar putea combate ciupercile care au învins majoritatea celorlalte antibiotice. Compusul a tratat, de asemenea, o infecție fungică la șoareci, fără a provoca efecte secundare toxice.

Într-un recent Comunicări despre natură referitor la aceste constatări, echipa explică faptul că lipsa de noi antibiotice contribuie la amenințarea globală tot mai mare a infecțiilor rezistente la antibiotice.

„Prin evaluarea noastră sistematică”, notează autorii, „arătăm că microbiomii insectelor prezintă o sursă promițătoare de produse naturale noi”.

Amenințarea în creștere a rezistenței la antibiotice

Rezistența la antibiotice apare atunci când bacteriile infecțioase, ciupercile și alți agenți patogeni nu mai cedează medicamentelor care obișnuiau să le omoare. În schimb, ei continuă să crească.

Infecțiile datorate agenților patogeni rezistenți la antibiotice necesită, de obicei, sejururi mai lungi în spital și un număr mai mare de vizite de urmărire ale medicilor. În plus, tratamentele tind să aibă costuri mai mari și efecte secundare mai toxice.

În 2018, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a publicat date de supraveghere care au confirmat gravitatea amenințării globale pe care o prezintă rezistența la antibiotice.

Datele arată că, în întreaga lume, unele dintre cele mai frecvente infecții devin rezistente la medicamente.

În Statele Unite, Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC) estimează că bacteriile rezistente la antibiotice infectează cel puțin 2 milioane de persoane și cauzează 23.000 de decese în fiecare an.

O preocupare cheie în ceea ce privește criza globală de rezistență la antibiotice este că tipurile și numărul de medicamente noi în curs de desfășurare nu vor fi suficiente pentru a depăși amenințarea.

OMS și-a repetat avertismentul în acest sens într-un raport din 2017. Agenția globală a declarat că majoritatea celor 51 de antibiotice din dezvoltarea clinică erau „modificări ale claselor existente de antibiotice” și ar oferi doar soluții pe termen scurt.

La fel de multe bacterii în insecte ca în sol

Majoritatea tipurilor de antibiotice utilizate astăzi provin Streptomyces bacterii, un gen mare care a început să evolueze acum aproximativ 400 de milioane de ani.

În acea perioadă, Streptomyces speciile au evoluat și s-au adaptat la diferite habitate, cum ar fi solul și insectele. Chimia din compușii produși de bacterii reflectă descendențele lor divergente.

Studiile genetice au arătat că doar o tulpină de Streptomyces ar putea produce zeci de compuși similari cu cei deja utilizați ca antibiotice. În plus, bacteriile conțin un număr mare de „seturi de gene biosintetice relevante”.

Din aceste motive, oamenii de știință studiază intens Streptomyces bacterii cu așteptarea că vor descoperi noi medicamente pentru combaterea rezistenței la antibiotice.

Cu toate acestea, autorii noului studiu subliniază că sunt căutate antibiotice noi în sol Streptomyces „Redescoperă în mare măsură compușii cunoscuți”. Ei observă, de asemenea, că niciun studiu nu a căutat în mod sistematic microbiomii. Deci, au ales să se concentreze asupra Streptomyces la insecte.

Au colectat peste 2.500 de specii de insecte, variind de la furnici, albine și muște până la gândaci, molii, fluturi și multe altele. Aproximativ o treime provin din regiuni cu un climat temperat, o altă treime provine din zone tropicale, iar restul provin din zone mai reci, precum Arctica.

Cercetătorii observă că, spre deosebire de „presupunerea dominantă” că Streptomyces speciile sunt cele mai abundente în sol, descoperirile lor sugerând că bacteriile sunt la fel de abundente la insecte.

Bacteriile de la insecte sunt mai puternice

Insectele au produs peste 10.000 de tulpini de bacterii pentru testare. Cercetătorii au examinat, de asemenea, 7.000 de tulpini provenite din sol și plante.

A urmat o baterie foarte puternică și intensivă de teste, care a implicat peste 50.000 de teste în total.

Echipa a testat cât de bine fiecare tulpină de Streptomyces a reușit să oprească dezvoltarea a 24 de tipuri diferite de germeni, inclusiv a unora care pot provoca vătămări grave, cum ar fi superbugul rezistent la meticilină Staphylococcus aureus (MRSA).

Rezultatele au arătat că Streptomyces tulpinile provenite de la insecte au fost capabile să lupte mai puternic cu bacteriile și ciupercile infecțioase decât tulpinile provenite din sol sau plante.

Echipa a testat, de asemenea, unele dintre cele mai promițătoare tulpini la șoareci. Aceste tulpini au fost foarte eficiente în uciderea infecțiilor bacteriene și fungice și doar câteva au avut efecte secundare toxice.

Într-o altă parte a studiului, cercetătorii s-au concentrat asupra cifomicinei, un compus antifungic în care găsiseră Streptomyces bacterii pe brazilian Cyphomyrmex furnică care crește ciuperca.

După ce au analizat structura chimică a cifomicinei, au purificat-o și au arătat că ar putea trata Candida albicans la șoareci. C. albicans este o ciupercă care infectează frecvent persoanele cu un sistem imunitar slăbit. Compusul pare, de asemenea, să aibă puține efecte secundare toxice la șoareci.

Lăsați insectele să „prospecteze”

Echipa nu a fost surprinsă să constate că insectele ar putea fi o sursă bogată de noi antibiotice. Supraviețuirea insectelor depinde de co-evoluția cu microbi care ajută la combaterea agenților patogeni care evoluează, de asemenea.

Cercetătorii au subliniat, de asemenea, că, deoarece bacteriile au evoluat împreună cu insectele, ar putea oferi două avantaje. În primul rând, acestea sunt mai puțin susceptibile de a fi toxice și, în al doilea rând, ar putea fi eficiente împotriva agenților patogeni rezistenți la medicamente.

„Insectele fac prospectarea pentru noi”, spune Cameron R. Currie, profesor de bacteriologie și autor principal al studiului.

El și colegii săi concluzionează:

„Promisiunea legată de insecte Streptomyces ca o nouă sursă de antimicrobiene are potențialul de a revigora conductele de descoperire stagnate antibacteriene și antifungice. ”