פפטיד הידרוג'ל מגביר את יעילות האנטיביוטיקה נגד חיידקים עמידים

מחקר מאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה, שבדיה, מראה כי חיידקים עמידים יכולים להחזיר את הרגישות לאנטיביוטיקה כאשר הטיפול משולב עם חומר המצויד בפפטידים אנטיבקטריאליים. המחקר, שבוצע בסביבת מעבדה, מראה כי אנטיביוטיקה יכולה להשיג עלייה של פי 64 באפקט קוטל החיידקים בשימוש יחד עם החומר, שגם התכונות האנטי-בקטריאליות שלו משתפרות מאוד בשילוב זה.

החומר קוטל החיידקים פותח ליישומים רפואיים ונחקר על ידי החוקרים במשך שנים רבות. זה הראה יכולת חזקה להרוג סוגים רבים ושונים של חיידקים – כולל עמידים לאנטיביוטיקה. החומר מורכב מהידרוג'ל שעוצב במיוחד המכיל פפטידים אנטיבקטריאליים, שהם מולקולות המשמשות גם כאבני הבניין של חלבונים.

כדי לאפשר שימוש קליני בחומר הפפטיד, במיוחד בשילוב עם טיפולים סטנדרטיים כמו אנטיביוטיקה, החוקרים נאלצו לוודא שהחומר אינו משפיע לרעה על יעילות האנטיביוטיקה בשימוש בו זמנית.

המחקר הניב תוצאות חיוביות באופן מפתיע: האנטיביוטיקה לעומת זאת הפכה יעילה יותר בשילוב עם החומר. החוקרים גילו גם אפקט סינרגטי נגד חיידקים עמידים מסוימים, כאשר ההשפעות האנטיבקטריאליות של חומר הפפטיד והאנטיביוטיקה לא רק תוספות אלא מוגברת מאוד בשימוש יחד. זה לא הוכח בעבר.

כאשר חלקיקי ההידרוג'ל באו במגע קרוב עם החיידקים, הם נחלשו והפכו רגישים יותר לטיפול האנטיביוטי. בחלק מהמקרים, האנטיביוטיקה חזרה להיות יעילה נגד חיידקים שהיו עמידים בעבר".

אנניה סטפולן, דוקטורנטית לכימיה יישומית בצ'אלמרס והמחברת הראשונה של המאמר המדעי

חיידקים עמידים חזרו לרגישות

חומר הפפטיד נבדק בתרביות חיידקים, בשילוב עם שתי אנטיביוטיקה שונות: אוקסצילין ו-וונקומיצין. החיידקים שנכללו בניסויים היו שני סוגים של סטפילוקוקוס (S. aureus), שאחד מהם הוא זן עמיד למספר אנטיביוטיקה (MRSA).

ההשפעה החזקה ביותר שנצפתה במחקר הייתה עם MRSA, במיוחד כאשר החומר היה משולב עם אוקסצילין – אנטיביוטיקה שהחיידקים עמידים לה בדרך כלל. השילוב הוריד את הריכוז האפקטיבי של אוקסצילין פי 64 בהשוואה לשימוש באנטיביוטיקה בלבד. כתוצאה מכך, ריכוז האוקסצילין ירד מתחת לסף שבו החיידקים מסווגים כעמידים לתרופה.

עם Vancomycin, הריכוז היעיל ירד גם כאשר התרופה שולבה עם ההידרוג'ל, אם כי השפעה זו הייתה תוספת ולא סינרגטית.

טיפול יציב ופעיל לאורך זמן

חוקרים ניסו בעבר לשלב פפטידים אנטי-מיקרוביאליים עם אנטיביוטיקה, אך עד כה רק עם פפטידים בתמיסה. בצורה זו, הפפטידים רגישים מאוד ומאבדים מיעילותם כאשר הם נחשפים לנוזלי גוף, כגון דם. עם זאת, כאשר הפפטידים מחוברים להידרוג'ל, הם הופכים יציבים משמעותית ויכולים להיות פעילים לתקופה ארוכה יותר.

חוקרי צ'אלמרס מדדו בעבר פעילות קוטל חיידקים הנמשכת מספר ימים עם ההידרוג'ל, בניגוד למספר שעות עם פפטידים בתמיסה. הם רואים יתרונות רבים בניסוח הזה.

"ניתן ליישם את החומר המבוסס על פפטיד באופן מקומי, על חלק מוגבל של הגוף, כך שהגוף כולו לא יושפע. החומר אינו רעיל ואינו גורם לתופעות לוואי שליליות כלשהן", אומר מרטין אנדרסון, מוביל המחקר ופרופסור לכימיה יישומית בצ'למרס.

עשוי לרסן זיהומים ולהפחית את הסיכון לסיבוכים

ההידרוג'ל, שניתן לגבש גם כחלקיקים בתרסיס, יכול להגביר את הבטיחות והיעילות של קורס אנטיביוטיקה שהמטופל מקבל. יישום פוטנציאלי אחד של גילוי זה הוא בטיפול בפצעים.

"לעתים קרובות, אתה לא יודע אם החיידקים שגרמו לזיהום בפצע עמידים לאנטיביוטיקה מסוימת כשמתחילים בטיפול. מריחה של חומר הפפטיד על הפצע בו זמנית מגדילה את הסבירות שהאנטיביוטיקה תהיה יעילה נגד החיידקים. אז אתה יכול לרפא את הזיהום מבלי צורך להשתמש בסוגים נוספים של אנטיביוטיקה", אומר מרטין אנדרסון.

מכיוון שלחומר הפפטיד יש רק השפעה חיובית על תהליך הריפוי, החוקרים רואים גם יתרונות גדולים בשימוש בו כטיפול סטנדרטי למניעת זיהומים בפצעים.

"החומר יכול לשמש במסגרות בריאות, למשל בעקבות ניתוחים – אפשרות שכבר זמינה לטיפול וטרינרי במדינות מסוימות – ובבית. זה יכול לתפקד כמו פלסטר רגיל, במיוחד עבור אלה המודאגים מזיהומים. זה יכול להיות מעניין במיוחד באזורים עם שכיחות גבוהה של זיהומים עמידים, כמו חלקים מסוימים של אפריקה ואסיה, שבהם נדרשת זהירות נוספת עם פציעות פצעים", אומר מרטין אנדרסון.

עוד על: תוצאות המחקר וחומר הפפטיד

פפטידים אנטי-מיקרוביאליים קיימים באופן טבעי בגופנו ותכונותיהם קוטל חיידקים חזקות ידועות מזה זמן רב. תאי החיידק מתים מכיוון שהפפטידים פוגעים בממברנות התא שלהם, בעיקר באמצעות אינטראקציה בין מטענים חיוביים בפפטידים למטענים שליליים בקרומי החיידק.

השפעות סינרגיות בין פפטידים לאנטיביוטיקה הוכחו בעבר, אך רק עם פפטידים חופשיים בתמיסה, שקשה לעבוד איתם מבחינה קלינית מכיוון שהם מתפרקים במהירות. המחקר הנוכחי הוא הראשון שהראה יעילות עם פפטידים הקשורים לחומר, מה שהופך אותם ליציבים מספיק ליישום קליני.

חוקרי צ'אלמרס הראו בעבר כי 99.99 אחוז מחיידקי העור נהרגים על ידי החומר וכי יעילות החיידקים פעילה יותר מיומיים. זה מאפשר שימוש בחומר במוצרים רבים ושונים, כגון חומרים לטיפול בפצעים וציפויים על מכשירים רפואיים המשמשים בתוך הגוף.

לחוקרים יש תיאוריות לגבי הגורמים להשפעה הסינרגטית עם אנטיביוטיקה, אך יש לחקור את המנגנונים המולקולריים.

עוד על: מחקר ופיתוח מוצרים

המחקר על החומר האנטיבקטריאלי מתבצע בשיתוף פעולה הדוק עם חברת הספין-אוף Amferia, הפועלת למסחור הממצאים מאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה.

במהלך הסתיו הזה, מושקת חבישה לטיפול בפצעים עם הידרוג'ל בשמונה מדינות שונות באירופה, המיועדת לשימוש וטרינרי. בקשה לאישור חבישה לטיפול בפצעים לבני אדם הוגשה לשוק האמריקאי, והחוקרים צופים כי היא תהיה זמינה שם תוך שנה. ההקדמה לשוק האירופי תארך מעט יותר זמן בגלל תקנות שונות.

הנייר יעילות אנטיבקטריאלית של חלקיקי הידרוג'ל עם פונקציונליות פפטידים אנטי-מיקרוביאליים בשילוב עם אנטיביוטיקה של ונקומיצין ואוקסצילין פורסם בכתב העת המדעי International כתב עת לתרופות. המחקר נערך על ידי Annija Stepulane (אוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה), אנאנד קומאר רג'אסקהרן (אמפריה) ומרטין אנדרסון (אוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה ואמפריה).