Nanomaszyny uderzą w oporne bakterie i nowotwory. Przełomowa technologia.
Autor: Urszula Lesman

Coraz więcej bakterii jest opornych na antybiotyki. Zniszczą je miniaturowe instrumenty, mniejsze od ludzkiego włosa. Mogą być też wykorzystane do zwalczania nowotworów.

Naukowcy liczą, że nanomaszyny będzie można wykorzystać nawet do leczenia nowotworów złośliwych.

Mimo całej gamy antybiotyków ludzie wciąż umierają na infekcje wywołane przez bakterie. Lekarze alarmują, że wzrost liczby bakterii opornych na antybiotyki jest wyraźny i niebezpieczny. Według czasopisma medycznego „The Lancet” w 2019 r. prawie 5 milionów zgonów na całym świecie było z tym związanych. Największe szkody wyrządza sześć rodzajów bakterii. Światowa Organizacja Zdrowia ostrzegła, że choroby lekooporne mogą bezpośrednio spowodować 10 milionów zgonów do roku 2050.

Maszyny wwiercają się w komórki
Doktor Ana Santos, mikrobiolog z Instytutu Badań nad Zdrowiem na Balearach (IdISBa) w Hiszpani, kierowała projektem badawczym, który otrzymał fundusze UE na opracowanie mikroskopijnych maszyn zdolnych do zabijania opornych na leki bakterii.
Projekt o nazwie REBELLION trwał 39 miesięcy, do kwietnia 2023 r. Naukowcy pracowali nad maszynami molekularnymi, które wwiercają się w komórki. Doktor Santos uważa, że w zwalczaniu lekoopornych bakterii trzeba myśleć nieszablonowo.

Czytaj więcej
Polscy naukowcy stworzyli świecę, która zabija wirusy, bakterie i grzyby
Pierwszy antybiotyk został odkryty w 1928 roku, kiedy to szkocki lekarz Alexander Fleming odkrył penicylinę wytwarzaną przez jeden z rodzajów pleśni.

Następnie odkryto inne antybiotyki, które uratowały życie milionów ludzi. Jednak mikroorganizmy wyewoluowały różne mechanizmy obronne, aby przetrwać antybiotykoterapię.

Doktor Santos poprosiła o pomoc grupę hiszpańskich naukowców, by pomogli przetestować, w jaki sposób maleńkie maszyny molekularne przebijają bakterie. Maszyny składają się z dwóch części cząsteczki połączonych wiązaniem chemicznym; kiedy pada na nie światło, górna część zaczyna się szybko obracać jak wiertło. Antybiotyki często przyczepiają się do określonego białka bakteryjnego, podobnie jak klucz pasujący do konkretnego zamka. Problem w tym, że bakterie mogą ulec zmianie fizycznej, w wyniku czego klucz nie będzie już pasował. Ideą nanomaszyn jest to, że bakteriom byłoby trudniej unikać antybiotyków, ponieważ maszyny nawiercają otwory pozwalające wnikać antybiotykom.

Miniaturowe roboty z ludzkich komórek naprawią ciało i wyleczą choroby. To przełom
W ramach programu REBELLION udało się stworzyć takie skutecznie działające nanomaszyny.

Maszyny składają się z dwóch części, które są mniejsze niż 100 nanometrów, czyli jednej tysięcznej szerokości ludzkiego włosa, co w efekcie sprawia, że są znacznie mniejsze od bakterii. Santos wypuściła w laboratorium wiele milionów nanomaszyn do skupisk bakterii. Maszyny związały się z bakteriami i po wystawieniu na działanie światła zaczęły w nich wirować i wiercić. Hiszpańska naukowiec była zachwycona tym, co zaobserwowała przez mikroskop: komórki bakteryjne usiane maleńkimi dziurkami. Dalsze eksperymenty wykazały, że maleńkie wiertła mogą zabić szereg szczepów bakterii powszechnie zakażających ludzi. Potem spróbowała czegoś innego: mniej maszyn przeciwko opornemu na metycylinę Staphylococcus aureus, czyli MRSA, osławionej superbakterii, która jest szczególnie zabójcza w szpitalach. Mniejsza koncentracja maszyn zmniejszyłaby ryzyko uszkodzenia komórek ludzkich. Nanomaszyny nakłuły jednak MRSA wystarczającą ilością otworów, aby ponownie stał się on podatny na antybiotyki. – Bakteriom bardzo trudno jest rozwinąć odporność na to działanie – powiedziała Ana Santos. – To jakby zrzucić na nie bomby – dodała.

Testy na myszach i ludziach
Jednak aby zastosować tę nową broń przeciwko opornym bakteriom, badacze będą musieli upewnić się, że nanomaszyny można bezpiecznie stosować u pacjentów. Muszą mieć pewność, że celem ataku pozostaną bakterie, a nie także ludzkie komórki.

Na razie badania w laboratorium wykazały, że nanomaszyny faktycznie przyczepiają się tylko do bakterii, a nie do komórek zarażonego organizmu. Niemniej były to eksperymenty na robakach. Nie do końca jest pewność, że tak samo zachowają się w organizmie człowieka.

Teraz hiszpańska naukowiec przygotowuje się do drugiego etapu testów – na myszach. Jeśli ich leczenie się powiedzie, to pierwszymi pacjentami mogą być osoby z infekcjami ran – szczególnie te z poważnymi oparzeniami, które są podatne na infekcje. Nanomaszyny można umieścić na skórze i włączyć za pomocą światła, aby wwiercić się w bakterie zakażające ranę.

Naukowcy liczą na to, że nanomaszyny będzie można wykorzystać także do leczenia nowotworów złośliwych. Współczesne leki przeciwnowotworowe często powodują skutki uboczne, takie jak utrata włosów, nudności, zmęczenie lub osłabienie układu odpornościowego. Dzieje się tak dlatego, że leki mogą okaleczyć także zdrowe komórki. Naukowcy uważają, że nanomaszyny mogą dostarczać leki zabijające komórki nowotworowe dokładnie do guza pacjenta, oszczędzając zdrowe komórki. Badania nad takimi terapiami trwają w kilku europejskich ośrodkach naukowych.