A járványok időszakába léptünk?
A pesszimistább járványügyi szakemberek már a Covid-járvány idején arra hívták fel a figyelmet, hogy az emberiségre nem csak a jövőben ciklikusan, évente felerősödő koronavírus jelenthet járványügyi veszélyt: szerintük más vírusok is könnyedén okozhatnak újabb világjárványt, amelyekre mindenkinek fel kell készülnie.
A WHO nemrég tette közzé 30 kórokozót tartalmazó jelentését, amelyben azokat a vírusokat, baktériumokat és gombákat listázták, amelyek potenciálisan egy következő világjárványt okozhatnak.
A fenti jövőképekkel kapcsolatban az az egyik legkézenfekvőbb kérdés, hogy
mégis mi okozhatja az emberiség ilyen nagy fokú kitettségét a kórokozókkal szemben?
Mivel a járványok terjedésének nyomon követése egy rendkívül bonyolult folyamat, annak okai is nagyon komplexek. Ilyen tényező lehet az egyre növekvő globalizáció és mobilitás, amelynek köszönhetően egy-egy kórokozó akár órákon belül átjuthat a Föld másik felére. De akár gondolhatunk az éghajlatváltozásra is, ugyanis a globális felmelegedés miatt akár olyan, melegkedvelő szúnyogfajok is elszaporodhatnak, amelyek veszélyes betegségeket terjesztenek.
Ellenállóbb kórokozók jöhetnek
Azonban nem csak a társadalomban és az emberi környezetben bekövetkező változások vannak hatással a betegségek terjedésére.
A kórokozók biológiai tulajdonságaiban is jelentős folyamatok mennek végbe.
Az egyik ilyen tulajdonság, amelyre egyre nagyobb figyelmet kell fordítaniuk a szakembereknek, az az úgynevezett antimikrobiális rezisztencia (AMR). Ez a jelenség ellenállóvá teheti a kórokozókat (baktériumokat, vírusokat, gombákat és parazitákat), az eddig ellenük bevetett antibiotikumokkal, vagy más antimikrobiális szerekkel szemben.
A WHO szerint
a folyamat a kórokozókban végbemenő természetes genetikai változásoknak tudható be, azonban a gyógyszerek helytelen alkalmazásával az emberi tevékenység felgyorsíthatja azt.
A penicillin közel egy évszázaddal ezelőtti felfedezése óta rengeteg különféle antibiotikum megalkotására volt szükség, hogy az orvostudomány felvehesse a harcot a folyamatosan változó kórokozókkal szemben. Ezen új szerek folyamatos alkalmazása pedig együtt járt azzal is, hogy a kórokozók folyamatosan új veszélyekkel néztek szemben, ezért elkezdtek egyre kiterjedtebb védelmet kiépíteni.
Az AMR jelenleg az egyik legfontosabb közegészségügyi problémának tekinthető.
Korábbi kutatások szerint a jelenség 2019-ben 4,95 millió halálesethez járult hozzá valamilyen mértékben, egy friss tanulmány becslése szerint pedig a szegényebb országokban globálisan mintegy 750 ezer, AMR-hez köthető halálozás lenne megelőzhető évente.
A probléma egyik kiváltó oka az antibiotikumok helytelen alkalmazása.
Az orvosok gyakran olyan esetekben is antibiotikumot írnak fel, amikor az egyáltalán nem lenne indokolt (például vírusos fertőzéskor, amikor köztudott, hogy az hatástalan), ezért a szervezetben megbújó kórokozók találkozhatnak az ellenanyaggal és védelmet építhetnek ki ellene. Emellett például a nagyüzemi állattenyésztésben történő alkalmazás is veszélyt jelenthet az emberekre. Az állatoknak gyakran a növekedésük felgyorsítása érdekében adnak be antibiotikumokat.
Ez a gyakorlat növeli az emberekre is veszélyes kórokozók találkozási esélyét egy adott gyógyszerrel, amely hatására mutálódni kezdhet, ezzel rezisztenciát kiépítve a korábbi gyógymód ellen.
A jövőképek nem festenek jól a betegségeket elnézve. Egyes becslések szerint, ha a jelenlegi tendenciák folytatódnak 2050-re akár évi 10 millió ember is meghalhat az ellenállóbb kórokozók miatt.
Mik a legújabb kutatási irányok amelyekkel kezelhető lehet a probléma?
Hogy az emberiség megelőzze egy új, rezisztens kórokozó által okozott világjárvány berobbanását, elengedhetetlen aktívan fellépni a mikrobiális rezisztencia ellen. Az ellenállóbb betegségekben rejlő veszélyt az Egyesült Államok kormánya is felismerte, ezért 2023-ban 104 millió dollárból elindították a DARTS (Defeating Antibiotic Resistance through Transformative Solutions) nevű kutatási projektet. A DARTS-projekt elsődleges célja, hogy az egyre ellenállóbb kórokozókkal szemben az antibiotikumokon túl új, innovatív megközelítésekkel lépjenek fel.
A projekt által is alkalmazott lehetséges megoldási irányokkal foglalkozik a Nature tudományos folyóirat héten megjelent cikke is, amelyben
öt lehetséges módszert mutatnak be a probléma leküzdésére.
1. Az eddig kihagyott lehetőségekkel megéri újra próbát tenni
A cikk szerint rengeteg olyan antimikrobiális szer lehet a természetben, amelyeket a tudósok még nem azonosítottak, de alkalmasak lehetnek bizonyos megbetegedések kezelésére. Például, a Lyme-kórt okozó Borrelia burgdorferi baktérium ellen egy már korábban felfedezett gyógyszert, a hygromycin „találtak fel újra”. A készítményt még 1953-ban fedezték fel először, akkoriban azonban a riboszómákat támadó ellenanyagot nem találták hatékonynak. Nemrégiben azonban a kutatók rájöttek, hogy a Lyme-kór baktérium belső struktúrája lehetővé teszi, hogy a hygromycin semlegesíteni tudja.
Az antibiotikumok készítésének korábbi gyakorlata az volt, hogy a tudósok laborkörülmények között könnyedén tenyészthető baktériumtörzsekkel végeztek kísérleteket.
Ebből kifolyólag viszont a baktériumok egy jelentős része kiesett a merítésből, így kevesebb anyag kerülhetett a kutatások látóterébe.
Az elmúlt időszakban azonban a tudósoknak sikerült eddig nehezebben kitenyészthető törzsekkel is kísérletezniük, aminek köszönhetően a DART-csapatnak már sikerült egy új antibiotikumot, a teixobactint felfedezniük. Az anyagon jelenleg az utolsó teszteket végzik az emberi alkalmazás előtt.
Egy másik innovatív ötlettel a baktériumok megfigyelését tennék még pontosabbá és hatékonyabbá. Egy nagyjából 2,5 centiméteres, mikrocsatornákkal ellátott eszköz képes megtartani a kórokozó mikrobákat egy helyen, majd a kutatók egy nagyon erős automata mikroszkóp segítségével egyesével figyelhetik azok növekedését, szaporodását.
2. Besegít a mesterséges intelligencia is
Mivel az új antibiotikum-kutatásban az egyik kihívást az elképesztően nagy mennyiségű adat és lehetőség jelenti, a kutatók bizakodóak az AI-val kapcsolatban a területen. César de la Fuente, a Pennsylvaniai Egyetem biomérnöke szerint
Az AI valóban segíthet felgyorsítani az egész folyamatot.
Sok állati fehérjében figyelhető meg antimikrobiális tevékenység, tehát a fehérjemolekulák szorosabb vizsgálata egy lehetséges alkalmazási területe az AI-nak. Fuente már alkalmazta is a mesterséges intelligenciát ma élő és régen kihalt állatok (például jó állapotban fennmaradt gyapjas mamutok) rövid fehérjéinek, más néven peptidjeinek elválasztására.
A kutatók szerint az ősi, kihalt állatokban megtalálható szerves antimikrobiális anyagokkal szemben a mai baktériumok sokkal nehezebben válnak immunissá, mivel a rég eltűnt veszélyekkel szembeni védekezésre már nincs meg az evolúciós nyomás.
Kitérve a járványok modernkori veszélyeire: az ősi állatok tetemei, amelyeket az északi területek örökké fagyos talaja megőriz, ősi kórokozókkal is fenyegethetnek. A felmelegedés miatti olvadásnak köszönhetően egyre többször kerülnek felszínre hasonló leletek, a bennük rejtőző vírusokra pedig az emberek védekező rendszere nincs megfelelően felkészülve.
Massachusetts-i kutatók arra alkalmazzák az AI-t, hogy megtalálják az orvostudomány által ismert több tízmillió kémiai anyag közül, melyik lehet alkalmas a kórokozók megfékezésére. Ehhez egy mesterségesintelligencia-modellt építettek, amelybe betáplálták az összes antibiotikumokkal és mikrobákkal készített valós kísérlet eredményeit. A tudósok már az AI-t nem csak prediktív módon – lehetséges gyógymódok kiválasztására – hanem generatív módon is elkezdték alkalmazni, amellyel a rendszer képes új, potenciálisan hatékony ellenanyagok kitalálására.
3. Vannak még kombinációk, amiket ki lehet próbálni
Az antibiotikum-koktélok használata már régóta bevett gyakorlatnak számít. Ezen megközelítésben a
többféle antimikrobiális szer keverékének használata felerősítheti az alacsonyabb dózis hatékonyságát, miközben többféle kórokozóval szemben is hatékony lehet.
A technika ugyan nem új, de a kombinációban még bőven van hova fejlődni. A kutatók szerint van esély arra is, hogy olyan anyagpárokat találjanak, amelyek együttesen alkalmazva megakadályozzák, hogy a baktériumok rezisztenciát építsenek ki velük szemben.
A kutatások egyik reménykeltő iránya, hogy olyan anyagokat találjanak és vegyítsenek antibiotikumokkal, amelyek ugyan nem mikrobaölő hatásúak, de növelhetik az antimikrobiális anyagok hatékonyságát.
Léteznek például olyan vegyületek, amelyek képesek megzavarni a baktériumok kommunikációs és csoportosulási képességeit.
Utóbbi különösen azért kulcskérdés, mivel a baktériumok természetes védelmi folyamatában, összekapcsolódva bocsátanak ki egy ragacsos anyagot, amely megvédi őket a külső hatásokkal szemben. Ezen folyamatok megzavarásával a koktélként alkalmazott ellenanyagban található antibiotikumok képesek lesznek célba érni és elpusztítani a kórokozókat.
4. Fontos a rezisztencia megelőzése
Az új gyógymódok felkutatása mellett a tudósok aktívan dolgoznak azon is, hogy megakadályozzák a kórokozó mikrobák ellenállóságának fejlődését. Ezen irányba az egyik lehetséges lépés a fertőzések klinikai kezelésének felülvizsgálata, hogy kevesebb antibiotikumot kelljen alkalmazni, aminek köszönhetően lelassul a rezisztencia terjedése.
A szervezet, a legtöbb esetben az immunrendszer révén képes elbánni a bekerülő kórokozókkal. A betegségek akkor jönnek létre, amikor egy kórokozó által kiváltott immunválasz félremegy, például a testhőmérséklet túl magasra emelkedik.
5. A diagnosztizálás lehet még effektívebb
A fertőzés okozójának minél gyorsabb és pontosabb megtalálása kulcsfontosságú, hogyha kevesebb antibiotikumot szeretnénk alkalmazni a jövőben. Nagyon beteg páciensek esetében, mikor az orvosoknak nincs idejük várni a teszteredményekre, gyakran különféle antibiotikumotokat próbálnak ki egymás után, azzal a reménnyel, hogy valamelyik hatékonynak bizonyul a kezelésben. Azonban, ezzel a módszerrel
a baj az, hogy a nem működő gyógyszerek fokozott alkalmazása felgyorsíthatja a kórokozók védekezőképességének fejlődését.
A DARTS-projekt kereteiben a kutatók mikrofluidokkal és mikroszkópos vizsgálatokkal arra keresik a választ, hogy egyes mikrobák pontosan hogyan reagálnak a különféle beavatkozásokra.
Jelenleg fontos mérföldkő, hogy a folyamatot addig gyorsítsák, hogy egy óra alatt eljussanak a vérvizsgálattól a mikroba teljes antibiotikum-ellenállásának feltérképezésééig.
A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Getty Images
