W obliczu narastającej oporności bakterii na antybiotyki, która każdego roku przyczynia się do ponad miliona zgonów na świecie, naukowcy sięgają po rozwiązania wykraczające poza klasyczne schematy odkrywania leków. Najnowsze badania pokazują, że robotyka połączona z chemią „kliknięć” może radykalnie skrócić czas poszukiwań nowych antybiotyków – z miesięcy do zaledwie kilku dni. Zespół badaczy z University of York zaprezentował przełomowe podejście, które może zmienić przyszłość walki z bakteriami lekoopornymi.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak robotyka i chemia „kliknięć” skracają odkrywanie antybiotyków z miesięcy do kilku dni i dlaczego ma to kluczowe znaczenie w walce z lekoopornością.
- Dlaczego naukowcy sięgnęli po związki metali, mimo wcześniejszych obaw dotyczących ich toksyczności i złożoności chemicznej.
- Jak powstało ponad 700 nowych związków chemicznych w mniej niż tydzień oraz w jaki sposób zostały one szybko przetestowane biologicznie.
- Co wyróżnia odkryty kompleks irydu i dlaczego jest uznawany za obiecującego kandydata na nowy antybiotyk.
Globalny kryzys antybiotykooporności
Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) jest dziś uznawana za jedno z największych zagrożeń zdrowia publicznego. Wraz ze spadkiem skuteczności dostępnych antybiotyków, nawet rutynowe procedury medyczne – takie jak operacje ortopedyczne, przeszczepy czy chemioterapia – stają się coraz bardziej ryzykowne.
Problemem nie jest wyłącznie biologia bakterii, ale także tempo innowacji. Tradycyjne metody odkrywania antybiotyków są czasochłonne, kosztowne i obarczone wysokim ryzykiem niepowodzenia, co sprawia, że wiele firm farmaceutycznych ograniczyło inwestycje w tym obszarze.
Robotyka i chemia „kliknięć” w służbie nauki
Zespół badawczy pod kierownictwem dr. Angelo Freia z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Yorku postawił na automatyzację syntezy chemicznej. Kluczowym elementem projektu była platforma robotyczna, która łączyła robotykę laboratoryjną z chemią „kliknięć” – zestawem szybkich, wydajnych reakcji pozwalających na sprawne łączenie molekularnych „klocków”.
Dzięki temu rozwiązaniu to, co wcześniej wymagało miesięcy ręcznej pracy chemików, udało się zrealizować w ciągu jednego tygodnia.
Setki związków w kilka dni
Badacz podoktorski dr David Husbands wykorzystał zautomatyzowany system do połączenia blisko 200 ligandów z pięcioma różnymi metalami. Efektem było powstanie ponad 700 unikalnych kompleksów metalicznych w czasie krótszym niż siedem dni.
Po syntezie wszystkie związki zostały przebadane pod kątem zdolności zwalczania bakterii przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa dla ludzkich komórek. Spośród setek cząsteczek wyłoniono sześć szczególnie obiecujących kandydatów, które wykazywały korzystny profil aktywności i niską toksyczność.
Irydowy kandydat na antybiotyk
Najbardziej obiecującym związkiem okazał się kompleks na bazie irydu, który wykazywał silne działanie antybakteryjne – także wobec szczepów podobnych do MRSA – przy jednoczesnym braku toksyczności dla komórek ludzkich.
Wyniki wskazują na wysoki wskaźnik terapeutyczny, co czyni ten związek atrakcyjnym kandydatem do dalszych badań przedklinicznych. To szczególnie istotne w kontekście poszukiwań leków zdolnych ominąć istniejące mechanizmy oporności.
Dlaczego metale mogą mieć przewagę?
Współczesna farmakologia opiera się głównie na „płaskich” cząsteczkach organicznych zbudowanych wokół atomów węgla. Związki metali różnią się zasadniczo – mają trójwymiarową strukturę, która umożliwia nowe sposoby interakcji z bakteriami.
Taka geometria może pozwalać na atakowanie drobnoustrojów w miejscach niedostępnych dla klasycznych antybiotyków, zwiększając szansę na skuteczność wobec szczepów lekoopornych.
„Musimy myśleć inaczej” – głos autorów badania
Główny autor publikacji, dr Angelo Frei, podkreślił skalę wyzwania, mówiąc:
Od dziesięcioleci brakuje nam nowych antybiotyków. Dodał również: Musimy myśleć inaczej. Łącząc inteligentną chemię „kliknięć” z automatyzacją, udowodniliśmy, że możemy eksplorować rozległe, niewykorzystane obszary przestrzeni chemicznej z niespotykaną dotąd szybkością.
Jak zaznaczył również badacz:
Odkryty przez nas związek irydu jest ekscytujący, ale prawdziwym przełomem jest szybkość, z jaką go znaleźliśmy.
Szersze konsekwencje dla nauki i przemysłu
Badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature Communications, podważa długo utrzymywane założenia dotyczące toksyczności leków opartych na metalach. Dane gromadzone przez Community for Open Antimicrobial Drug Discovery sugerują, że kompleksy metali mogą mieć wyższy wskaźnik „trafień” w aktywności przeciwbakteryjnej bez jednoczesnej toksyczności, w porównaniu ze standardowymi cząsteczkami organicznymi.
Co więcej, naukowcy podkreślają, że ta sama platforma robotyczna może znaleźć zastosowanie także poza biomedycyną – np. w odkrywaniu nowych katalizatorów dla procesów przemysłowych.
Główne wnioski
- Zautomatyzowana platforma robotyczna umożliwiła syntezę ponad 700 kompleksów metalicznych w ciągu niespełna 7 dni, co wcześniej zajmowało miesiące pracy laboratoryjnej.
- Spośród setek związków wyłoniono sześć kandydatów o korzystnym profilu aktywności przeciwbakteryjnej i niskiej toksyczności wobec komórek ludzkich.
- Najbardziej obiecujący był kompleks na bazie irydu, wykazujący silne działanie wobec bakterii podobnych do MRSA i wysoki wskaźnik terapeutyczny.
- Badanie pokazuje potencjał związków metali jako nowej klasy antybiotyków oraz potwierdza, że automatyzacja może radykalnie przyspieszyć odkrywanie leków.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s41467-025-67341-z
