Antibiyotiğe Dirençli Enfeksiyonların Tedavisinde Kullanılmak Amacıyla Geliştirilmiş İlk ‘Canlı İlaç’
Fotoğraf: İnsan akciğerine doğal olarak adapte olmuş küçük bir bakteri türü olan Mycoplasma pneumoniae’nin elektron mikroskobu görüntüsü. Credit: María Lluch/CRG
Genomik Düzenleme Merkezi (CRG) ve Pulmobiotics SL’deki araştırmacılar, tıbbi implantların yüzeylerinde büyüyen, antibiyotiğe dirençli bakterilerin oluşturduğu enfeksiyonları tedavi etmek için ilk “canlı ilacı” tasarladı. Araştırmacılar, yaygın bir bakterinin hastalığa neden olma yeteneğini kaldırıp bu bakteriye zararlı mikroorganizmalarla mücadele edebilme yeteneği vererek; bu yeniden tasarladıkları bakteri ile inatçı enfeksiyonların tedavisini yapabilecekleri “canlı bir ilaç” geliştirdiler.
Tedaviye yönelik yapılan in vitro , ex vivo ve in vivo deneylerde; enfeksiyonların üç test yönteminin tamamında başarılı bir şekilde tedavi edildiği gözlemlenmiştir. Araştırmanın sonuçlarına göre; tedavi edilmiş hayvanların %82’sini; tedavide kullanılan bu ‘canlı ilacın’ deri altı enjeksiyonu yapılan deney hayvanlarının oluşturduğu gözlemlenmektedir.
Bulgular, kateterler, kalp pilleri ve eklem protezleri gibi tıbbi implantların operasyonundan sonra oluşan enfeksiyonlara yönelik yeni tedavilerin geliştirilmesi için atılan önemli ve ilk başarılı adımlardan birisidir. Bu tarz enfeksiyonlar antibiyotiklere dirençli ve hastane ortamında edinilen tüm enfeksiyonların %80’ini oluşturmaktadır.
Geliştirilen bu yeni tedavi özellikle “biyofilmleri” yani bir canlı ya da cansız yüzey üzerinde kendi oluşturdukları bir matrikste birbirlerine yapışan bakteri hücresi kolonilerini hedef alıyor. Medikal implatların yüzeyleri biyofilmlerin oluşması için oldukça uygun bir ortam sağlamaktadır, şöyle ki; bu bölgeler uygulanan antibiyotik tedavisi ve immün sistemin ulaşamına engel olarak, biyofilmlerin yok edilmesini önlemektedir. Biyofilmlerin içerisinde bulunan bu bakteriler, antibiyotiklerde bulunun serbest bakterilerden bin kat daha dirençli ve kuvvetlidir.
Staphylococcus aureus, biyofilmlerde bulunan en yaygın bakteri türlerinden biridir ve aynı şekilde S. aureus ‘un oluşturduğu enfeksiyonlar geleneksel antibiyotiklere yanıt vermez ve hastada enfeksiyon oluşan tıbbi implantların tekrar bir cerrahi işlemle çıkarılmasını gerektirebilir. Bu tarz inatçı enfeksiyonların alternatif tedavileri, antikorların veya enzimlerin kullanımını içerir ancak bunlar, normal dokular ve hücreler için oldukça toksik olan ve istenmeyen yan etkilere neden olan geniş spektrumlu tedavilerdir.
Çalışmanın yazarları, biyofilmlerin yerleştiği bölgenin çevresine doğrudan ilgili enzimleri üreten organizmaların verilmesinin enfeksiyonları tedavi etmek konusunda daha güvenli ve daha ucuz bir yol olacağını ve aynı şekilde bakterilerin, basit ve ucuz genetik yöntemler kullanılarak değiştirilebilen küçük genomlara sahip olmalarının bu canlıları ideal birer vektör yaptığını belirtmektedir.
Araştırmacılar, hücre duvarı olmayan, yaygın bir bakteri türü olan Mycoplasma pneumoniae’yi bu çalışmada yeniden tasarlamak için seçmiştir. Özellikle bu bakterinin seçilmesinin sebebi hücre duvarının olmamasıdır. Bu tarz hücre duvarı olmayan bir bakterinin çeşitli avantajları vardır örneğin; enfeksiyonla savaşan terapötik moleküllerin salınmasının kolay olması ve verilen mikroorganizmanın canlının immün sistemini uyarabilme yeteneğinin olmamasıdır. Bu bahsettiklerimize ek olarak M. pneumoniae’yi vektör olarak kullanmanın bir diğer avantajı ise, elde edeceği yeni yeteneklerin mutasyona uğrama riskinin düşük olması ve değiştirilmiş genlerden herhangi birinin bu bakterilere yakın yaşayan diğer bakterilere aktarılamamasıdır. Bu çalışmada M. pneumoniae, hastalığa neden olmayacak ve ayrıca antimikrobiyal enzimleri daha verimli salgılayacak şekilde modifiye edilmiştir. Geliştirilen bakteriler üzerinde yapılan ince ayarlamalar, bakterilerin oluşturduğu biyofilmleri çözen ve içine gömülü bakterilerin hücre duvarlarına saldıran iki farklı enzimin üretilmesini sağlamıştır.
Araştırmacılar; M. pneumoniae ‘nın doğal olarak akciğere adapte olduğunu ve bu sebeple geliştirdikleri bu bakterileri ilk olarak solunum tüplerinin etrafında oluşan biyofilmlerin temizliğin de kullanabilmeyi hedeflediklerini belirtmekte. Çalışmanın ortak yazarı ve Pulmobiyotiklerin Baş Bilim Sorumlusu María Lluch, “Sentetik biyoloji ve canlı biyoterapötiklerine dayanan geliştirdiğimiz bu teknolojiyi; akciğerde oluşan enfeksiyonların tedavisinde kullanabilmek için tüm güvenlik ve etkinlik standartlarını karşılayacak şekilde tasarladık ve aslında en başından beri çalışmamızın ilk hedefi solunum yolu hastalıklarının tedavi edilebilmesi. Şuan için geriye kalan ve aşmamız gereken zorluk bu bakterilerin yüksek ölçekli üretimi. Bunu çözdükten sonra 2023’te klinik deneylere başlayabilmeyi umuyoruz. ” Diyor.
Bu tarz modifiye edilmiş bakterilerin diğer hastalıklar için de uzun vadeli uygulamaları olabilir. CRG Direktörü ve çalışmanın ortak yazarı ICREA Araştırma Profesörü Luis Serrano, “Bakteriler ‘canlı ilaç’ için ideal vektörlerdir çünkü bir hastalığın kaynağını tedavi etmek için herhangi bir terapötik proteini taşıyabilirler. Bu teknolojinin en büyük faydalarından biri, hedeflerine ulaştıklarında, bakteri vektörlerinin sürekli ve lokalize üretim sunabilmesidir. Bu sebeple herhangi bir vehikül gibi, bakterilerimiz de gelecekte potansiyel olarak daha fazla uygulama ile farklı hastalıkları hedef alan farklı yüklerle modifiye edilebilir.” diyor.
Kaynak: sciencedaily.com
