
Grant NIH w wysokości 1,9 miliona dolarów umożliwi badaczom zbadanie, jak miedź zabija bakterie
Naukowiec z College of Medicine – Tucson Uniwersytetu Arizony otrzymał grant w wysokości 1,9 miliona dolarów od Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH) na kontynuację badań nad tajemnicami miedzi – w szczególności nad tym, jak można ją wykorzystać do zwalczania szkodliwych bakterii i innych mikroorganizmów.
„Zaczęliśmy używać miedź dziesiątki tysięcy lat temu, aby ograniczyć infekcje bakteryjne” – powiedział dr Michael D.L. Johnson, profesor nadzwyczajny immunobiologii. „Ludzie przechowywali żywność w miedzianych naczyniach, co pomagało zmniejszyć psucie się jedzenia. Udowodniono, że miedziane klamki ograniczają zakażenia szpitalne. Wciąż odkrywamy nowe zastosowania miedzi”.
Dr Johnson ma nadzieję, że jedno z potencjalnych nowych zastosowań miedzi może stać się podstawą dla antybiotyku nowej generacji. Aby jednak stworzyć solidne podstawy dla badań farmaceutycznych, jego laboratorium chce lepiej zrozumieć, co sprawia, że miedź jest toksyczna dla bakterii. Badania są możliwe dzięki grantowi R35, przeznaczonemu dla naukowców o wyjątkowych osiągnięciach badawczych, mających potencjał do wniesienia znaczącego wkładu w swoje dziedziny.
Używając jako modelu bakterii Streptococcus pneumoniae, dr Johnson i jego zespół spróbują dowiedzieć się, co sprawia, że komórki bakteryjne są wrażliwe na miedź.
„To dość znaczący patogen. Ponad milion osób rocznie umiera z powodu tych bakterii” – powiedział, odnosząc się do bakterii mogących powodować infekcje płuc, mózgu, nosa i krwi. „Nasze laboratorium chce zrozumieć, jak działa ten patogen. Naszym sposobem jest badanie, jak zdobywa on potrzebne składniki odżywcze”.
Ludzkie ciało wykorzystuje minerały, takie jak żelazo i wapń, które pozyskujemy z diety, aby utrzymać funkcje organizmu. Bakterie nie różnią się pod tym względem – również potrzebują minerałów do funkcjonowania. Jednak miedź, która jest niezbędnym składnikiem ludzkiej diety, może być toksyczna dla bakterii.
„Są minerały, których bakterie nie chcą mieć w nadmiarze, i tu w grę wchodzi miedź” – powiedział dr Johnson, który jest członkiem Instytutu BIO5. „Istnieje wiele sposobów, aby uzbroić miedź. Badamy, jak nasze ciało wykorzystuje miedź jako mechanizm zwalczania patogenów”.
Dr Johnson uważa, że zalewając środowisko bakterii nadmiarem miedzi, naukowcy mogą „oszukać” bakterie, aby użyły niewłaściwych materiałów do budowy kluczowych białek.
„Miedź może zastąpić żelazo, mangan lub inne metale i unieszkodliwić białko” – powiedział. „To tak, jakbym próbował uruchomić samochód żony moim kluczem. To po prostu nie działa”.
Badania te będą kontynuacją wcześniejszych badań dr. Johnsona nad reakcjami S. pneumoniae na miedź i będą uzupełnieniem równoległych badań prowadzonych w jego laboratorium nad właściwościami miedzi jako środka przeciwbakteryjnego. Jego celem jest wyjaśnienie, co dokładnie czyni miedź toksyczną dla S. pneumoniae, i wykorzystanie tych informacji do wyciągnięcia wniosków na temat podobnych bakterii.
„Wszystkie bakterie są różne, ale istnieją krytyczne systemy, które są wspólne dla wielu bakterii. Sposób, w jaki przetwarzają niektóre metale, jest niemal identyczny” – powiedział. „To, co badam, można zastosować do innych bakterii, ale najpierw musimy zrozumieć podstawowy mechanizm działania miedzi”.
Dr Johnson zauważył, że rozwój i zatwierdzanie nowych antybiotyków jest procesem powolnym, podczas gdy oporność bakterii na antybiotyki stale rośnie. Oznacza to, że infekcje, które kiedyś można było łatwo wyleczyć lekami, mogą ponownie stać się śmiertelne. Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) uznają oporność na antybiotyki za zagrożenie dla zdrowia publicznego, a lekoodporne szczepy S. pneumoniae sklasyfikowano jako „poważne zagrożenie”.
„Bakterie są niezwykle sprytne. Mutują, aby przezwyciężyć działanie antybiotyków” – powiedział dr Johnson. „Nasze ciała ewoluowały, aby wykorzystywać miedź do zabijania bakterii, i do dziś miedź jest toksyczna. Chcemy to wykorzystać, aby pomóc ludziom z zagrażającymi życiu infekcjami”.
Źródło: University of Arizona Health Sciences