Egy 5000 éves jégbarlangban megfagyott baktérium hihetetlenül ellenálló az antibiotikumokkal szemben

Bár az ősi mikrobák vizsgálata nem veszélytelen, a folyamat során olyan rejtett biológiai mechanizmusokra bukkanhatunk, amelyek alapjaiban reformálhatják át a jövő gyógyszerkutatását.

Képünk illusztráció Forrás: Nano Banana Pro

Az antibiotikumok évtizedeken át az emberiség első számú védelmi vonalát jelentették a bakteriális fertőzések ellen, de a gyógyszerek tömeges használata mára gyógyszerrezisztens szuperbaktériumok megjelenéséhez is vezetett. A kutatók most egy olyan ősi baktériumtörzset azonosítottak, amely évezredekkel a gyógyszeripar hajnala előtt már birtokolta azokat a túlélési stratégiákat, amelyeket ma szuperképességként kezelünk.

A biológiai értelemben vett rezisztencia az élőlények – leggyakrabban baktériumok – azon képessége, amellyel hatástalanítani tudják a számukra pusztító vegyületeket, például az antibiotikumokat. Olyan ez, mint egy evolúciós fegyverkezési verseny: a mikroba vagy „páncélt ölt”, hogy a hatóanyag ne jusson be hozzá, vagy olyan enzimeket termel, amelyek még a támadás előtt szétbontják a gyógyszert. Végeredményben a baktérium nemcsak túléli a kezelést, hanem képessé válik a zavartalan szaporodásra is a számára méregként ható vegyület jelenlétében.

A Frontiers in Microbiology folyóiratban kedden megjelent tanulmány a Psychrobacter SC65A.3 baktériumtörzset írja le, amelyet az erdélyi Aranyosfői-jégbarlang (Peștera Scărișoara) jégrétegeiben, 5000 éve fagyott állapotban fedeztek fel. A tesztek kimutatták, hogy az SC65A.3 10 rezisztens tíz különböző modern antibiotikum-osztálynak is ellenáll a modern antibiotikummal szemben, és több mint 100, a rezisztenciához köthető gént hordoz, annak ellenére, hogy soha nem találkozott ezekkel a gyógyszerekkel.

Föld alatti gleccser a Scarisoara-barlangban
Fotó: Shutterstock

„Az olyan mikrobák vizsgálata, mint a Psychrobacter SC65A.3, feltárja, hogyan fejlődött ki természetes úton az antibiotikum-rezisztencia a környezetben, jóval a modern antibiotikumok alkalmazása előtt” – mondja Cristina Purcarea, a Román Akadémia Bukaresti Biológiai Intézetének vezető tudósa.

Ősi szuperbaktériumot tártak fel

Az antibiotikum-rezisztencia sürgető fenyegetést jelent a globális közegészségügyre. Csak az Egyesült Államokban évente több mint 2,8 millió antibiotikum-rezisztens fertőzés fordul elő, és több mint 35 ezer ember hal meg ennek következtében a CDC 2019-es jelentése szerint.

És a fenyegetés az antibiotikum-használat térnyerésével párhuzamosan nő. Az antibiotikum-rezisztencia a természetes szelekció klasszikus példája: mikor a mikrobák gyógyszerrel érintkeznek, a legtöbb közülük elpusztul, de néhányan túlélik egyedi genetikai tulajdonságaiknak köszönhetően. Ezek a túlélők ezután átadják rezisztenciagénjeiket a következő generációnak, amely azután ismét továbbadja azokat a következőnek, és létrejönnek a szuperbaktériumok.

Az ősi Psychrobacter SC65A.3 törzs igazán tökéletes példa arra, hogy ezek a természetes folyamatok hogyan vezetnek antibiotikum-rezisztenciához. Purcarea és kollégái egy 25 méteres jégmagban találták meg, melyet a romániai Bihar-hegységben található Aranyosfői-jégbarlangból vettek ki. A mag 13 ezer év éghajlati történetét hordozza, beleértve az 5000 éves jégrétegeket is, amelyek az SC65A.3-at tartalmazták.

A laboratóriumban a kutatók különféle baktériumtörzseket izoláltak a törzs magjából a 25 méter mélyről felhozott jégmagból, és szekvenálták genomjukat (vagyis betűről betűre kiolvasták a teljes genetikai kódjukat), hogy meghatározzák, mely gének teszik lehetővé a törzs számára az ilyen alacsony hőmérsékletek túlélését, és melyek így elősegítik az antimikrobiális rezisztenciát. Az SC65A.3-at huszonnyolc gyakran használt antibiotikummal szemben tesztelték, azt találták, hogy azok több mint egyharmadával szemben rezisztens.

A legfrissebb, 2024-es és 2026-os mikrobiológiai vizsgálatokban – amelyek a jégben fagyott baktériumok antibiotikum-rezisztenciáját elemzik – magyar kutatócsoport is dolgozik. A terület elismert szakértői az ELTE és a HUN-REN magyar kutatói is, akik alapvető tanulmányokat jegyeznek a barlang mikrobiológiájáról. Lange-Enyedi Nóra Tünde, Németh Péter, Borsodi K. Andrea és Makk Judit, az Eötvös Loránd Tudományegyetem kutatói több publikációt is jegyeznek a barlang mikrobiális közösségeiről.

Magas kockázat, nagy jutalom

A Román Akadémia Bukaresti Biológiai Intézetének tanulmánya szerint mindez rávilágít egy gyakran figyelmen kívül hagyott, az éghajlatváltozással összefüggő közegészségügyi kockázatra.

„Ha az olvadó jég kibocsátja ezeket a mikrobákat, ezek a gének átterjedhetnek a modern baktériumokra, tovább növelve az antibiotikum-rezisztencia globális kihívását” – mondta Purcarea. Ahogy a globális hőmérséklet emelkedik, egyre nagyobb a kockázata annak, hogy ősi szuperbaktériumok kerülnek a környezetbe. Ezen baktériumtörzsek tanulmányozása azonban egyedi enzimek és antimikrobiális vegyületeket felfedezéséhez is vezethet, amelyek új gyógyszereket és más biotechnológiai innovációkat inspirálnak, mondja.

Az SC65A.3 genom 11 gént tartalmaz, amelyek képesek lehetnek például más baktériumok, gombák és vírusok elpusztítására vagy növekedésének megállítására. Emellett csaknem hatszáz ismeretlen funkciójú gént is tartalmaz, ami arra utal, hogy sok további új biológiai mechanizmus rejtőzhet e szuperbaktérium DNS-ében.

Ezek az ősi baktériumok nagyon fontosak a tudomány és az orvostudomány számára, de a gondos laboratóriumi kezelés és a szigorú biztonsági intézkedések elengedhetetlenek az ellenőrizetlen terjedés kockázatának mérsékléséhez.