W wielu laboratoriach na świecie prowadzone są badania nie tylko nad opracowaniem nowych leków przeciwbakteryjnych, lecz także nad poprawą skuteczności tych, które są już stosowane. Zwiększenie skuteczności działania leku można próbować osiągnąć przez znalezienie nowego sposobu dostarczania go do miejsca zakażenia lub ochrony przed jego działaniami niepożądanymi w organizmie. Coraz częściej w tym celu wykorzystywane są różnego rodzaju nanocząsteczki. Opracowanie nanopreparatu do stosowania w terapii zakażeń jest trudne i wymaga współpracy specjalistów z różnych dziedzin nauki. Tego zadania podjęło się cztery lata temu międzynarodowe konsorcjum ośrodków badawczych z dziewięciu krajów: Belgii, Francji, Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Norwegii, Wielkiej Brytanii i Polski. Projekt, realizowany przez konsorcjum w ramach 7. PR, ma na celu opracowanie nanoterapeutyków przeciw zakażeniom wywoływanym przez wielolekooporne szczepy dwóch patogenów: prątka gruźlicy (MDR-TB) i gronkowca złocistego (MRSA). Założono, że końcowym efektem projektu będzie dostarczenie do badań klinicznych jednego, podawanego dożylnie nanopreparatu przeciw każdemu z tych gatunków.

Z naszego kraju w projekcie bierze udział czteroosobowy zespół z pracowni gronkowcowej Narodowego Instytutu Leków w Warszawie, kierowany przez dr Joannę Empel. W pracach uczestniczą: prof. Waleria Hryniewicz – lekarz mikrobiolog, mgr Małgorzata Urbaś i mgr Magdalena Tomczak.

– W początkowym etapie projektu – mówi dr Empel – zespół zajmował się wyborem leków przeciw szczepom MRSA do ewentualnego łączenia z nanocząsteczkami wytwarzanymi przez inne grupy badawcze oraz szczepów gronkowca złocistego, referencyjnych i klinicznych, do badań aktywności nanopreparatów in vitro i in vivo, a także opracowywał procedury testowania nanopreparatów in vitro, które były wykorzystywane również przez inne grupy.

„Dobre” i „złe” nanocząsteczki

W drugim etapie konieczne było sprawdzenie wpływu nanocząsteczek, bez leku, na referencyjne szczepy gronkowca złocistego.

– Założono, że do łączenia z lekami przeciwgronkowcowymi – mówi prof. Hryniewicz – zostaną dopuszczone wyłącznie te nanocząsteczki, które nie hamują szybkości wzrostu i nie zmieniają fenotypu bakterii.

– Łącznie przebadałyśmy osiem nanocząsteczek przysłanych z ośrodków we Francji, Hiszpanii, Holandii i Norwegii – mówi mgr Tomczak. – Każda z nich była badana w dwóch stężeniach, w trzech powtórzeniach. Niektóre testy wymagały pobierania próbek z hodowli płynnych i wysiewania na podłoże stałe przez 24 godziny. Jeden test zajmował ponad tydzień.

– Na tym samym zestawie nanocząsteczek pracował zespół badający ich toksyczność i oddziaływanie z wybranymi komórkami systemu immunologicznego u człowieka, standardowo stosowanymi w tego typu badaniach. Uzyskane wyniki dostarczały informacji, czy cząsteczka jest „dobra” czy „zła” – dodaje dr Empel.

Ostatecznie do dalszych badań wytypowano pięć nanocząsteczek.

60 kombinacji

– Równolegle z naszymi badaniami chemicy z innych ośrodków sprawdzali na podstawie właściwości fizyko-chemicznych, czy zaproponowane przez nas antybiotyki przeciwgronkowcowe będą kompatybilne z ich nanocząsteczkami – mówi dr Empel.

– Dodatkowa trudność wiązała się z faktem – mówi prof. Hryniewicz – że niektóre z zaproponowanych przez nas antybiotyków do łączenia z nanocząsteczkami są wciąż chronione patentami i trudno je zdobyć do badań oraz wykorzystać w najbliższej przyszłości w terapii. Wybrałyśmy takie antybiotyki, które dzięki wprowadzeniu do nanocząsteczek mogłyby stać się mniej toksyczne czy wydłużyłby się czas ich połowicznego rozpadu, co poprawiłoby ich skuteczność. I tu pojawiły się kolejne problemy. Niektóre antybiotyki nie chciały się „upakować” w wytypowanych wcześniej nanocząsteczkach.

Wreszcie po długich i żmudnych opracowaniach i licznych konsultacjach spośród 60 możliwych kombinacji nanocząsteczka – antybiotyk powstało osiem, w których wykorzystano trzy „dobre” nanocząsteczki i cztery antybiotyki. Zespół z Polski zbadał cztery z nich; pozostałe badała grupa z Hiszpanii. Testy polegały na porównaniu aktywności in vitro nanocząsteczek niosących antybiotyk względem samego antybiotyku. Tym razem badania były prowadzone zarówno na szczepach referencyjnych, klinicznych, jak i tych, które będą wykorzystane w stworzeniu zwierzęcego modelu zakażenia krwi.

Szklanka do połowy pełna?

– Po trzech latach pracy czujemy pewien niedosyt… – mówi dr Empel. – Liczyłyśmy, że uda się dopuścić do dalszych badań dwa, trzy nanoprodukty, z których każdy zawierałby inny antybiotyk.

– A udało nam się – mówi prof. Hryniewicz – uzyskać dobre wyniki z dwoma nanoproduktami, ale niosącymi ten sam antybiotyk. Dlatego cały czas zespoły konsorcjum opracowują kolejne kombinacje.

– Na razie nie jesteśmy jeszcze w pełni zadowolone z efektów tego naprawdę trudnego projektu – dodaje dr Empel. – Podobnie jak członkowie innych zespołów miałam poczucie, że nam nie wyszło, ale kiedy podczas ostatniego roboczego spotkania konsorcjum, w lutym tego roku, pokazane zostały zbiorczo liczbowe zestawienia wyników badań powadzonych od początku projektu, wszyscy nabraliśmy więcej optymizmu. Ciało doradcze powołane do pomocy naukowcom uświadomiło nam, że 1-2% udanych prób to sukces. Po prostu wielu z nas nie miało skali porównawczej.

Możliwość wzięcia udziału w projekcie, jak zgodnie podkreślają panie, to wartość sama w sobie. Tym bardziej że współpraca z innymi ośrodkami naukowymi, z badaczami całkowicie różnych dziedzin wymagała wypracowania wspólnego, zrozumiałego dla wszystkich języka i poznania metodyki pracy innych.

– Dla mnie to było raczej przecieranie drogi niż oczekiwanie spektakularnego sukcesu, aczkolwiek oczywiście dobrze by było, gdyby powstał z tego dobry produkt – mówi prof. Hryniewicz.

Metodologia badań, jaką opracowały i przetestowały w praktyce, to nie tylko nauka, to także konkretny bagaż doświadczeń, który może procentować w przyszłości przy innych grantach.

A co z produktami? Te wybrane w Polsce, mające zwalczać zakażenia krwi wywoływane przez MRSA, są przekazane do innego zespołu konsorcjum, który przeprowadzi badania in vivo. Jeśli próby wypadną pozytywnie, trzeba będzie opracować technologię produkcji, czyli przejść od etapu probówki, przez etap kolby, do skali tanków. Potem trzeba będzie znaleźć „kupca”, czyli firmę farmaceutyczną, która przeprowadzi kosztowne badania kliniczne i wprowadzi produkt na rynek. Ale tym zajmą się już inni.

Projekt Nanotherapeutics for Antibiotic Resistant Emerging Bacterial Pathogens (NAREB) finansowany jest w 75% przez UE, pozostałe środki pochodzą z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowego Instytutu Leków. ?