Antybiotykoterapia bez loterii - innowacyjny projekt Polaków

Doktoranci z Zakładu Genetyki Bakterii na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego - Mikołaj Dziurzyński, Przemysław Decewicz i Adrian Górecki – opracowali system detekcji genów oporności na antybiotyki w próbkach środowiskowych oraz materiale klinicznym. Co to oznacza w praktyce? Zapewniający szybkie i wiarygodne wyniki a zarazem tani do wdrożenia system, który dostarczy lekarzom informacji, jaki lek antybakteryjny zastosować w danym przypadku u konkretnego pacjenta, bez ryzyka, że antybiotyk nie zadziała.

Co ciekawe, wynalazek umożliwia również sprawdzanie produktów spożywczych pod kątem obecności bakterii opornych na leki oraz monitorowanie rozprzestrzeniania się genów oporności w różnych środowiskach.

Rewolucyjny pomysł doktorantów z UW wykorzystuje reakcję łańcuchową polimerazy, czyli PCR (Polymeraze Chain Reaction) – metodę prostą i powszechnie stosowaną w biologii molekularnej. W szybki sposób umożliwia ona sprawdzenie, czy w bakterii występuje dana sekwencja DNA. Wykrywanie poszczególnych genów, w tym tych które determinują oporności na antybiotyki, wymaga zaprojektowania odpowiedniego zestawu odczynników, tzw. starterów do PCR.

- Stworzyliśmy oprogramowanie, dzięki któremu można błyskawicznie dobrać te odczynniki w taki sposób, by uzyskiwane informacje były wiarygodne. Eliminujemy wyniki fałszywie negatywne lub fałszywie pozytywne. Dzięki temu zyskujemy pewność, że trafiamy we właściwy gen – powiedział Mikołaj Dziurzyński.

Wynalazek dostarcza wynik 10-krotnie szybciej w porównaniu do klasycznego antybiogramu. Analiza PCR trwa ok. 2 godzin i może być wykonana na miejscu, w większości szpitali. Przy tym test genetyczny nie ogranicza się, tak jak klasyczny antybiogram, do hodowlanych szczepów bakterii, które stanowią szacunkowo zaledwie 1 proc. wszystkich bakterii obecnych w próbce.

- Dzięki naszemu systemowi można precyzyjnie określić profil bakterii i zastosować już za pierwszym razem optymalną antybiotykoterapię. Miałoby to kluczowe zastosowanie w przypadku ciężko chorych osób, u których nie można stosować kolejnych leków, nie mając pewności, który z nich zadziała – dodał Mikołaj Dziurzyński.

Obecnie na rynku nie ma alternatywnych do tego wynalazku rozwiązań, które dałyby lekarzom informację w tak krótkim czasie, bez zaangażowania naukowców czy specjalistycznych zewnętrznych firm. Istnieją firmy, które oferują kompleksowe usługi detekcji genów, ale bazują na metodach znacząco droższych. Przy tym do analizowania prezentowanych wyników wymagany jest wykwalifikowany personel.

- Wynik uzyskiwany w naszym systemie będzie bardzo prosty do analizy i interpretacji, tak by z informacji zwrotnej mógł samodzielnie skorzystać lekarz. Szpital nie musi kupować dodatkowego sprzętu, wystarczy nasze oprogramowanie. Jedyne potrzebne umiejętności to obsługa znanej i powszechnie stosowanej metody – PCR - powiedział Adrian Górecki.

Prezentowany w systemie wynik analizy da się przedstawić w prosty do interpretacji sposób. Na jego podstawie od razu wiadomo, jakie antybiotyki można w danym przypadku zastosować, a jakie nie zadziałają. Lekarze zwykle dobierają antybiotyk spośród kilkunastu leków. System można skonfigurować tak, by wynik od razu prezentował listę leków oznaczonych kolorami: te oznaczone na czerwono nie będą skuteczne, zielone – powinny prawidłowo zadziałać. Wybór będzie oczywiście uzależniony ostatecznie od innych parametrów pacjenta i rozpoznania jednostki chorobowej.

- Obecnie prowadzone prace przedwdrożeniowe mają pozwolić na ustalenie, czy odczynniki wskazywane przez oprogramowanie są wystarczająco specyficzne. Wcześniej przeprowadzono już badania in silico (analizy komputerowe) na próbkach środowiskowych, z oczyszczalni ścieków, a także na próbkach z całego świata, których sekwencje DNA zdeponowane są w dostępnych w Internecie bazach danych. Teraz prowadzone będą badania na próbkach od pacjentów pozyskanych w ramach rozwijającej się współpracy UW z Warszawskim Uniwersytetem Medycznym – wyjaśnił Robert Dwiliński, dyrektor Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii UW, który wspiera rozwój i komercjalizację tego projektu.

Poza medycyną, wynalazek opracowany na Wydziale Biologii UW pozwoli także na badanie rozprzestrzenienia antybiotykooporności. Jego zastosowanie dałoby precyzyjny obraz sytuacji – to pierwszy krok na drodze do ograniczenia tempa wzrostu antybiotykooporności. Zjawisko to nie jest związane wyłącznie z antybiotykoterapią. W przypadku bakterii występuje zjawisko horyzontalnego transferu genów. Jeśli jeden gatunek bakterii nabywa oporność, może przekazać ją inny bakteriom. To prosty proces, który zachodzi bardzo szybko, zwłaszcza w oczyszczalniach ścieków.