W leczeniu zakażeń bakteryjnych lekarze przepisują antybiotyki. Jednak nie cała aktywna substancja zostaje wykorzystana przez organizm – jej część trafia do ścieków, gdzie może przyczyniać się do powstawania bakterii opornych na antybiotyki. Aby zwiększyć skuteczność terapii antybiotykowej, naukowcy publikujący w ACS Central Science zmodyfikowali penicylinę tak, aby aktywowała się wyłącznie pod wpływem zielonego światła. Wstępne testy wykazały, że ta metoda precyzyjnie kontroluje wzrost bakterii i poprawia przeżywalność zakażonych owadów.
„Kontrola aktywności leku za pomocą światła pozwoli na precyzyjne i bezpieczne leczenie infekcji zlokalizowanych miejscowo” – mówi dr Wiktor Szymański, współautor badania. „Dodatkowo fakt, że światło występuje w różnych kolorach, daje nam możliwość przeniesienia kontroli przestrzennej nad aktywnością leku na wyższy poziom.”
Naukowcy potrafią dołączyć do cząsteczki leku tzw. fotolabilną grupę ochronną, która utrzymuje substancję w stanie nieaktywnym, dopóki nie zostanie wystawiona na działanie światła. W momencie naświetlenia zmodyfikowanego związku, dodatkowa grupa zostaje odłączona, uwalniając aktywny lek. Proces ten daje badaczom dokładną kontrolę nad czasem i miejscem aktywacji leku. Wcześniej stosowane fotoczułe znaczniki, takie jak kumaryna przyłączona do naloksonu (antagonisty opioidów), wymagały użycia silnego światła UV lub niebieskiego do aktywacji. Jednak niektóre pochodne kumaryny mogą być aktywowane przy użyciu zielonego światła, które jest mniej intensywne. Albert Schulte i Jorrit Schoenmakers wraz z zespołem postanowili opracować takie właśnie modyfikacje dla antybiotyków.
Badacze połączyli cząsteczkę pochodnej kumaryny z fragmentem penicyliny odpowiedzialnym za niszczenie ściany komórkowej bakterii, czyniąc lek nieaktywnym. Pod wpływem zielonego światła cząsteczka ochronna odłączała się, a penicylina odzyskiwała swoją aktywność. Wstępne testy in vitro wykazały, że wystawienie zmodyfikowanej penicyliny na zielone światło znacząco zahamowało wzrost kolonii Escherichia coli oraz rozwój biofilmu Staphylococcus epidermidis. Następnie naukowcy podali zmodyfikowaną penicylinę zakażonym larwom ćmy woskowej (Galleria mellonella), które mają układ odpornościowy podobny do ludzkiego, i zastosowali terapię światłem zielonym. Przeżywalność w tej grupie wyniosła 60%, podczas gdy w grupie kontrolnej – tylko 30%.
Zespół badawczy podkreśla, że wyniki te stanowią obiecujący punkt wyjścia do dalszych badań nad wykorzystaniem wielu wiązek świetlnych i różnych długości fal w terapii zakażeń u większych organizmów, w tym u ludzi.
Źródło: ACS Central Science
