Rendszerbiológiai módszerekkel a baktériumrezisztencia ellen

Világméretű probléma az antibiotikum-rezisztencia. Antibiotikumok és más gyógy­szerek közötti kölcsönhatások feltérképezésével Lázár Viktória olyan új, fenntartható stratégiákon dolgozik, melyek lassítják az antibiotikumra ellenálló baktériumok terjedését, miközben – ezzel párhuzamosan – megkímélik az antibiotikumokra érzékeny, hasznos mikroflórát. A Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ (Hungarian Centre of Excellence for Molecular Medicine; HCEMM) egyik új generációs kutató­csoportjának vezetőjét arról is kérdeztük, hogy a HCEMM miként támogatja a közegészségügyi szempontból is fontos munkáját.


A HCEMM, azaz a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ felhívása vonzotta haza Lázár Viktóriát, a rendszerbiológiával foglalkozó kutatót Roy Kishony professzor mellől, a Technion – Izraeli Technológiai Egyetem laboratóriumából.

Lázár Viktória

„Biológiát és egyidejűleg informatikát tanultam a Debreceni Egyetemen. A PhD idején a rákos sejtek genetikai eltérését rendszerszinten vizsgáltam. Hogyan lehet megelőzni az antibiotikum-rezisztencia evolúcióját? – merült föl bennem a kérdés. – Kutatási témát váltottam, és csatlakoztam a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban Pál Csaba csoportjához. Ott az antibioti­kum-rezisztens baktériumok gyenge pontjait kerestük, célzott terápiák ki­dolgozására törekedtünk. Tehát a Magyar Tudományos Akadémia posztdok­tori ösztöndíjasaként kezdtem foglalkozni az antibiotikum-rezisztencia elleni új stratégiákkal. Azt igyekeztem megérteni, hogy az adott antibiotikummal szembeni rezisztencia evolúciója hogyan csökkenti vagy növeli az érzékenységet más gyógyszerekkel szemben” – ismertette kutatói érdeklő­dési körének kialakulását Lázár Viktória, aki három jelentős folyóiratban is elsőszerzős cikkel zárta ezt az időszakot. A rangos Human Frontier Science Program (HFSP) nemzetközi posztdoktori ösztöndíjasaként 2017-ben nyerte el a lehetőséget, hogy a Technion – Izraeli Technológiai Egyetemen, Roy Kishony professzor mellett folytathassa vizsgálatait.

„Találjunk célzott terápiát az antibiotikumokkal szemben ellenálló baktériumok ellen!” Változatlanul ez a cél lebegett Lázár Viktória szeme előtt akkor is, amikor megismerhette az izraeli laboratórium nyújtotta új technológiákat. Olyan új antibiotikum-párokat kerestek, amelyek nagyságrendekkel hatékonyabban pusztítják ezeket az ellenálló mikro­organizmusokat. Ennek a hatékony­ság­nak a mérésére egy nagy áte­resztőké­pes­ségű módszert dolgoztak ki.

„Fluoreszcens fehérjékkel jelöltük meg a baktériumsejteket, és ezáltal fénnyel gerjesztve láthatóvá tettük a szilárd táptalajon növekvő baktérium mikrokolóniákat, amit egy kamerával rögzítettünk is – magyarázta az újítás lényegét. – Így az alkalmazott szer hatására életben maradt sejtek számát meg tudtuk határozni egy automata képelemző szoftverrel, ami pontos becslést ad egy szer vagy drogkombináció hatásosságára vonatko­zóan. In vivo is megerősítettük a mód­­szer, illetve egy adott gyógyszer-kombináció használhatóságát – hangsúlyozta a kutató, aki a rangos Nature folyóiratban megjelent cikkben írta le az eredményeket. – A méhészetekben kárt okozó molylepke lárváját használtuk alanyként.”

Eltérően jelölt antibiotikumra ellenálló (piros fluoreszcens fehérjével jelölt) és érzékeny (zöld fluoreszcens fehérjével jelölt) baktériumtörzseket összekevernek 1 : 1 arányban, és lemérik kompetíciós kísérletekben, mely antibiotikum-kombinációk pusztítják nagyságrendekkel hatékonyabban az antibiotikumra el­len- álló baktériumokat az érzékenyekkel szemben. Így az eltérően szelektív gyógyszer-kombinációk alkalmazásával lassítani tudják a rezisztenciagének terjedését, és ezáltal a klinikai patogének evolúciós alkalmazkodóképességét is.

Tudást és tapasztalatot hozott haza Lázár Viktória, aki a HCEMM nyújtotta lehetőségek támogatásával törekszik újabb eredményekre. A feladat nagyságrendjét érzékelteti, hogy eddig 19-féle antibiotikum kombinációját vizsgálta, de több ezer további gyógyszer létezik. Irányt ad munkájának, hogy az újabb és újabb antibiotikumok fejlesztése helyett, ami költséges és egyre kevésbé rentábilis a gyógyszercégek számára, meglévő szerek kombinációinak a vizsgálata az időszerű feladat.

Nemzetközi kapcsolatháló
„Nagyszerű hely a Szegedi Biológiai Kutatóközpont Biokémiai Intézete! – hangsúlyozta Lázár Viktória. – A rendszerbiológia területén több, nemzetközileg elismert szakember­rel is szorosan együttműködünk, és minden szakmai segítséget megkapok tőlük az in­du­láshoz. A kapcsolathálóm nemzetközi kiterjedtségét nagyban növeli, hogy az izraeli posztdoktori témavezetőm, Roy Kishony olyan kutatókkal dolgozott együtt, akik poszt­doktori programjuk befejezése után a világ különböző intézeteiben és egyetemein vezetnek rangos laboratóriumokat.”

Lázár Viktória a mikrobiom-kímélő antibiotikum-kombinációk feltárására fókuszáló témájával 2022-ben elnyerte a Magyar Tudományos Akadémia Lendület programjának támogatását, így elindíthatta az MTA–SZBK Lendület Antibiotikum Hatások Rendszer­biológiája Kutatócsoportot. Innovatív megközelítésű kutatómunkáját az SZBK és a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ, a HCEMM egyaránt támogatja.

„A HCEMM-kutatók nemzetközi szintű kiválasztási folyamata hasznos előtréning az Európai Kutatási Tanács (European Research Council) által meghirdetett pályázatokhoz – emelte ki Lázár Viktória. – További előny, hogy a HCEMM kötelékében dolgozó kutatócsoport tagjait – a többi között – nagy teljesítményű számítógéppark, konferen­ciákra igénybe vehető utazási keret és partnerségi kapcsolatháló is segíti.”

„Miért fontos az, hogy egyes gyógyszer-kombinációk az ellenálló baktériumokat nagyságrendekkel hatékonyabban pusztítják azok fogékonyabb társainál? – tette föl a kérdést a kutató, majd meg is válaszolta. – Mert alkalmazásukkal lassítani tudjuk az antibiotikumokra ellenálló baktériumok terjedését.”

Mesterségesen bevitt pontmutációk hatásának vizsgálata a baktériumtelepek növekedésére.

A HCEMM új generációs kutatócsoportjában elkezdett munka jelentőségét érzékelteti az adat: az antibiotikumoknak különösen ellenálló, úgynevezett szuperbaktériumok okozta betegségek miatt évente több mint 25 ezer ember hal meg Európában.

„Kétfázisú kezelési stratégia alkalmazását alapozhatják meg kutatási eredményeink, melyben az első fázis során célzottan pusztítjuk az antibiotikumra ellenálló kórokozókat a gyógyszer-kombináció alkalmazásával, majd a korábban hatástalan kezelést tudjuk újra alkalmazni a második fázisban
– magyarázta. – A másik kérdés, amire választ keresünk a HCEMM támogatásával, hogy egy adott ember állandó egészségügyi problémái – például a magas vérnyomása vagy a szívproblémái – kezelésére rendszeresen szedett gyógyszerei hogyan befolyásolják egy újonnan kialakult bakteriális fertőzés gyógyítására alkalmazható antibiotikumok hatékonyságát.”

Nagy áteresztőképességű gyógyszer-kombinációs teszteket végeznek klinikai baktériumok életképességére, ahol az antimikrobiális kezelést túlélő baktérium­sejteket a szilárd táptalajon felnövő baktériumkolóniák száma alapján becsülik meg egy automatizált képfeldolgozási eljárással.

Lázár Viktória szisztematikusan föl kívánja térképezni a gyógyszerek és antibiotikumok kölcsönhatását. A HCEMM kötelékében kémiai könyvtárakkal folytatott nagy áteresztőképességű vizsgálatokat követően olyan matematikai modell kidolgozását tervezi, amellyel gyorsan megállapítható, hogy több gyógyszer napi használata esetén mely antibiotikum vagy antibiotikum-koktél a leghatásosabb egy fertőzés kezelésére, ami egyúttal a hasznos bél mikroflórát is kíméli.

„Egyszerű kísérleteket futtatunk, és sok adatot generálunk. A kísérletek és az adatok elemzését is igyekszünk automatizálni, amennyire csak lehetséges
– mondta. – A most induló csoportban az első két-három év a kísérleteké. A munka az eszközök beszerzésével elkezdődött. A kísérletekkel összegyűjtött adatok értékelése legalább ennyi időt, vagyis két-három évet igényel. Aztán – reményeink szerint – klinikai fázisvizsgálatok következhetnek: az alapkutatási eredményeink kiterjeszthetőek lesznek az alkalmazás irányába. Az ehhez szükséges szabadalmi ügyintézésben, illetve a transzlációban is számíthatunk majd a HCEMM nyújtotta szolgáltatásokra. Közös célunk, hogy a kutatási eredmények mihamarabb visszajussanak a betegellátásba.”•


 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020  2021  2022
Címkék

Innotéka