16. avg. 2010

O grozljivi novi bakteriji (NDM-1)

Pravkar poslušam Odmeve na TV Slovenija, kjer razlagajo o superbakteriji, ki je nevarna za zdravje ljudi, saj je odporna na praktično vse antibiotike. Zaradi okužbe s to bakterijo naj bi umrl prvi Evropejec, Belgijec, ki se je okužil v Pakistanu. Taka bakterija je sorazmerno razširjena v Indiji in okoliških deželah, zato jo nekateri imenujejo 'indijska bakterija', kar seveda napačno nakazuje, da morda podobno odpornih bakterij drugod po svetu ni.

Malo moteče je bilo, ker so govorili o bakteriji kot o enem tipu, hkrati pa so omenili, da ne gre za eno bakterijsko vrsto, pač pa za več vrst z enako odpornostjo. Bakterije običajno uvrščamo v sistem podobno kot druge organizme (imajo rodovno in vrstno ime), hkrati pa pri zelo dobro raziskanih mikroorganizmih razlikujemo tudi seve. Za seve je značilna ena ali več posebnih lastnosti (fenotip), ki so povezane tudi s posebno genetsko zasnovo (genotip). Ko tokrat govorijo o isti lastnosti pri različnih bakterijskih vrstah je treba na to izjavo gledati zelo ozko - od vseh lastnosti je tu bila zanimiva samo še ena: odpornost proti celi skupini antibiotikov. Vseeno pa so v resnici odporni sevi različnih bakterijskih vrst, ki, jasno, imajo različne lastnosti, tako na ravni genoma kot na ravni proteoma.

Zgodba o NDM-1 se je za laično javnost začela 11. avgusta, ko je novico o 'superbakteriji' objavila revija Guardian, pri tem pa se je oprla na raziskovalni članek, ki je izšel v spletni verziji medicinske revije Lancet Infectious Diseases.

Poglejmo najprej, kaj so objavili znanstveniki. Analizirali so veliko število kliničnih izolatov gramnegativnih črevesnih bakterij, ki so bile odporne proti karbapenemom in to iz dveh indijskih in enega britanskega medicinskega centra (z vzorci z vsega sveta). Preverili so, ali izolati vsebujejo gen za odpornost, označen kot blaNDM-1, nato pa so analizirali plazmide, ki so jih vsebovali izolati.

Pa po vrsti! Za tiste, ki niste ravno domači na področju bakterij: gramnegativne bakterije so skupina bakterijskih vrst, ki imajo podobno zgradbo celične ovojnice in se zato v posebnem postopku barvanja (ime je dobilo po danskem bakteriologu Hansu Christianu Gramu) enako obarvajo. Gramnegativne so številne bakterije, ki jih normalno najdemo v človekovem črevesju. Karbapenemi so poseben tip antibiotikov širokega spektra iz skupine betalaktamov (za njihovo kemijsko zgradbo je značilen laktamski obroč) s to posebno lastnostjo, da so odporni proti encimu betalaktamazi - ta encim v osnovi proizvajajo odporne bakterije. Že več deset let je tudi znano, da so geni za odpornost proti antibiotikom najpogosteje zapisani na plazmidih. Plazmidi so krožne molekule DNA, ki so veliko manjše od bakterijskih kromosomov in se s posebnim postopkom lahko prenašajo med bakterijami, zato se tudi odpornost proti antibiotikom tako hitro širi.

Vrnimo se k znanstvenemu članku. Analiza 180 pozitivnih izolatov je pokazala, da so odporne predvsem bakterije vrste Klebsiella pneumoniae (111), manj pa Escherichia coli (36), ki pa so vse vendarle občutljive na dva antibiotika: tigeciklin in kolistin (oba imata številne stranske učinke, zato jih predpisujejo samo v izrednih primerih). Ugotovili so tudi, da so geni, ki zagotavljajo odpornost proti betalaktamom, v večini izolatov res na plazmidih, ki so bili prenosljivi (kar ne velja za severnoindijske izolate).

Guardian je istega dne, ko je izšel znanstveni članek, objavil članek o širjenju odpornosti proti antibiotikom in se o tem pogovarjal z odgovornim avtorjem znanstvene objave, Timom Walshom s cardiffske univerze. Pri tem govorijo o NDM-1 - pozitivnih bakterijah in jasno razložijo, da NDM pomeni "New Delhi metalobetalaktamaza". Betalaktamaze so po svojem delovanju razvrščene v 3 skupine, pri čemer se tretja skupina imenuje metalobetalaktamska skupina, po zgradbi molekul teh encimov pa sodijo v razred B, za katerega je značilna vsebnost cinka, ki je nujno potreben za encimsko aktivnost. Pogostost pojavljanja NDM-1 - pozitivnih bakterij v zadnjih nekaj letih hitro narašča predvsem na indijski podcelini, s potovanji v te kraje pa bakterije pridejo tudi v zahodne države. Velik problem pri zdravljenju je, da farmacevtska podjetja trenutno nimajo ustreznih molekul, ki bi jih lahko v kratkem prenesla v proizvodnjo in na trg.

Čeprav se je doslej zdelo, da so največji problem bolnišničnega zdravljena okužbe z bakterijo, znano pod oznako MRSA (proti meticilinu odporna bakterija Staphyllococcus aureus), se bi z zdaj znanimi podatki o NDM-1 to gledanje znalo spremeniti. Za NDM-1 - pozitivne bakterije namreč obstaja neviden rezervoar v črevesju velikega števila ljudi, možnosti za širitev pa so v svetu z zelo osnovno higiensko infrastrukturo velike.

Odpornost proti karbapenemom je torej zapisana na genu, ki je sestavni del plazmida in ta gen skrajšano označujejo z enako kratico kot encim, torej NDM-1 (oziromablaNDM-1). V štirih dneh in na kratki poti od Guardiana do RTV Slovenija pa je NDM-1 naenkrat postala bakterija ali več bakterij, kar milo rečeno kaže na nerazumevanje odpornosti proti antibiotikom, pa tudi narobe je.

10. avg. 2010

GS ogrščica ob ameriških cestah

ZDA so največja država pridelovalka gensko spremenjenih rastlin. Med temi so najbolj razširjene različne sorte koruze in soje, veliko pa je tudi ogrščice (oljne repice, kanole). Semensko GS ogrščico proizvajata dve podjetji, Monsanto in Bayer, vsako ima na trgu ogrščico, odporno proti herbicidu, ki ga samo proizvaja (glifozat oziroma glufozinat). Prednost te ogrščice pred konvencionalno je, da na poljih z GS ogrščico praktično ni plevelov, saj jih obdelajo s herbicidi, ki pa posevkom ne škodijo. Čeprav je seme dražje od konvencionalnega in je potrebno škropljenje s herbicidom, se proizvodnja izplača. Pri ogrščici tudi za skeptike ni nevarnosti za zdravje, saj DNA s tujimi geni ni topna v olju in zato na solati in v cvrtju ni nobenih 'nevarnih genov'.

Toda razen tistih, ki se bojijo za svoje zdravje, obstajajo tudi taki, ki so zaskrbljeni za okolje. Bojijo se namreč, da bodo geni za proteine, ki omogočajo odpornost proti herbicidom, prešli iz GS poljščin na divje rastline, kar bi bilo predvsem nevarno pri plevelih. Take plevele imenujejo 'superpleveli' in ko bi se jih pojavilo večje število, herbicidi ne bi bili več učinkoviti. Tega si ne želijo niti kmetje niti proizvajalci GS semen in herbicidov, saj bi s tem izgubili precej dobička. Čeprav je prenos genov na nesorodne rastline zelo malo verjeten pojav, ga ni mogoče vnaprej v celoti izključiti. Večja pa je verjetnost, da bi se geni prenesli na rastline iste vrste, na primer tiste na sosednjih (konvencionalnih) poljih, ali pa na sorodne divje rastline.

Že nekaj let so se v svetu pojavljala poročila o tem, da so našli posamezne primere proti herbicidom odpornih rastlin, nobenega takega primera v prosti naravi živečih GS rastlin pa ni bilo v ZDA. Zato je za nekatere prišla kot strela z jasnega novica, ki jo je 6. avgusta na svoji spletni strani objavila revija Nature, da je namreč analiza ogrščice, ki je rasla zunaj polj na področju države Severna Dakota, pokazala prisotnost GS rastlin, odpornih proti enemu ali celo proti obema herbicidoma, čeprav semena rastlin z dvojno odpornostjo sploh ni mogoče kupiti. To pomeni, da je prišlo do križanja med rastlinami s sosednjih polj. Analizo so opravili tako, da so vzdolž cest na vsakih 8 km najprej preverili, ali tam raste ogrščica. Če raste, so vzeli vzorce in preverili, ali rastline vsebujejo proteine (bolj verjetno je, da so preverili, ali vsebujejo ustrezno mRNA), ki jim omogočajo odpornost proti enemu ali drugemu herbicidu.

Vzorčili so v enakih razdaljah na več tisoč km cest in to junija in julija letos. Ogrščica je rasla na polovici od 288 mest, kjer so preverjali njeno prisotnost. Od rastlin, ki so jih našli na posamezni lokaciji, so naključno vzeli eno in preverili, ali vsebuje proteine, ki ji omogočajo odpornost proti vsakemu od dveh herbicidov. Ugotovili so, da je kar 80 % rastlin izražalo take proteine in je torej šlo za GS rastline, pri čemer je bilo proti vsakemu herbicidu odpornih približno pol od teh rastlin, obe odpornosti pa sta imeli dve rastlini, čeprav semen take rastline ni mogoče nikjer kupiti in je do kombinacije dveh lastnosti prišlo v naravi. Največ GS ogrščice so našli ob bencinskih servisih in obcestnih trgovinah, kjer se ustavljajo tovornjakarji, ki prevažajo ogrščico s polj do oljarn.

Podatke o razširjenosti GS ogrščice zunaj polj so predstavili na kongresu Ameriškega ekološkega društva in rezultati še niso objavljeni v znanstveni reviji. To omenjam zato, ker recenzenti še niso imeli priložnosti vpogleda v postopke analiz in interpretacijo meritev. Eden od verjetno ne zanemarljivih podatkov je, da so vzorce jemali v oddaljenosti 1 - 2 m od roba cestišča, tam pa cestne službe zatirajo razrast rastlih s herbicidi. Jasno je torej, da so preživele predvsem rastline, ki so proti herbicidom odporne. Raziskovalci so sami opozorili na to, da je v večji oddaljenosti od roba cestišča ogrščice manj, saj jo v naravnem okolju izpodrivajo trave. Morebitna nevarnost za okolje zaradi razraščanja rastlin, ki bi 'pobegnile' s polj, je torej bistveno manjša kot kažejo zgolj rezultati analiz, ki sem jih na kratko predstavil.