Čeští vědci mění vývoj antibiotik. Jejich metoda cílí na trh za 12 miliard dolarů
- Čeští vědci z CEITECu vyvinuli průlomovou výpočetní metodu, která otevírá cestu k návrhu až deseti bilionů molekul schopných ničit i ty nejodolnější superbakterie.
- Jejich první testovaný peptid úspěšně likviduje nebezpečnou nemocniční bakterii Acinetobacter baumannii, aniž by přitom poškozoval lidské buňky.
- Počítačový vývoj tak zkracuje hledání nových léčiv z let na měsíce a transformuje trh, jehož hodnota má do roku 2034 vzrůst na téměř dvanáct miliard dolarů.
Česko získalo díky nové výpočetní metodě zbraň proti bakteriím, na něž přestávají účinkovat běžná antibiotika. Jeden takto navržený antimikrobiální peptid má dokonce velkou šanci fungovat proti „nemocniční“ bakterii Acinetobacter baumannii, kterou Světová zdravotnická organizace (WHO) řadí mezi prioritní rezistentní patogeny.
Nejde ale jen o úspěch mezinárodního týmu vedeného vědci z CEITEC Masarykovy univerzity. Jejich nový postup vytvořil desítky šablon, podle nichž lze navrhnout přibližně 10 bilionů molekul, což má významný komerční potenciál.
Tradiční vývoj antibiotik byl pro farmaceutický průmysl po desetiletí neatraktivní – vývoj jedné nové molekuly trval přes deset let a náklady běžně přesahovaly dvě miliardy dolarů. Nástup generativní umělé inteligence a pokročilých softwarových modelů však tuto ekonomiku zásadně transformuje. Počítačový návrh molekul dokáže zkrátit fázi vyhledávání účinných látek z let na pouhé měsíce a snížit předklinické náklady až o čtyřicet procent.
Do výzkumu se vedle akademických pracovišť pustili technologičtí vývojáři i biotechnologické firmy. Příkladem jsou společnosti jako Isomorphic Labs (ze skupiny Alphabet), Insilico Medicine a Exscientia, které uzavírají výzkumné dohody s giganty typu Sanofi, Novartis či Pfizer.
Trh prudce poroste
Podle tržních dat dosáhl globální trh zaměřený na výpočetní objevování antimikrobiálních látek v roce 2025 hodnoty přibližně 1,4 miliardy dolarů. Predikce pro další období počítají s průměrným ročním růstem přesahujícím třicet procent, což by mělo do roku 2034 znamenat nárůst trhu na téměř 12 miliard dolarů.
Mezinárodní tým vedený vědci z CEITECu Masarykovy univerzity nyní ukázal, že jde trendu naproti. Ohlásil vznik nové výpočetní metody, která umožňuje navrhovat zcela nové antimikrobiální peptidy – krátké řetězce aminokyselin schopné zabíjet bakterie. O jejich práci informoval časopis Nature Chemical Biology.
Vědci z CEITECu Masarykovy univerzity místo náhodného hledání antimikrobiálních látek vytvořili postup pro jejich cílený návrh na základě molekulárních pravidel. Pomocí simulací detailně analyzovali přibližně 150 peptidů a z jejich chování odvodili pravidla pro návrh molekul, které při kontaktu s bakteriální membránou vytvářejí stabilní póry. Tyto drobné otvory naruší buněčnou bariéru, takže bakterie ztrácí kontrolu nad svým vnitřním prostředím a zahyne.
„Zjistili jsme, jak konkrétní aminokyseliny poskládat tak, aby výsledné peptidy vytvářely póry v bakteriální membráně. Díky tomu dnes umíme vytvořit obrovské množství peptidů, ze kterých můžeme vybírat ty s požadovanými vlastnostmi,“ říká Robert Vácha z CEITECu Masarykovy univerzity, který výzkum vedl.
Nejúčinnější navržené peptidy následně vědci v laboratoři ověřili. Potvrdili jejich účinnost proti skupině nejnebezpečnějších bakterií odolných vůči antibiotikům. Nejlepších výsledků dosáhli u bakterie Acinetobacter baumannii, kterou Světová zdravotnická organizace řadí mezi prioritní rezistentní patogeny.
Pro zdravého člověka představuje jen malé riziko, ale pro pacienty v nemocnicích, zejména na jednotkách intenzivní péče, jde o jednoho z nejnebezpečnějších patogenů vůbec. Typicky napadá nemocné napojené na umělou plicní ventilaci, do těla se také často dostává přes zavedené nitrožilní kanyly nebo centrální žilní katétry. Pokud pronikne do krevního oběhu, může vyvolat septický šok a selhání orgánů, což má vysokou úmrtnost.
Výzkumníci z CEITECu Masarykovy univerzity ověřili, že jejich nejúspěšnější peptid nepoškozuje lidské červené krvinky ani nevykazuje významnou toxicitu vůči lidským buňkám. Účinnost potvrdili také ve dvou preklinických myších modelech bakteriální infekce.
Význam studie nespočívá jen v objevu jednoho kandidáta na antibiotikum, ale především v samotné metodě navrhování. Na základě výsledků výzkumu totiž vytvořili soubor pravidel a 52 návrhových šablon, podle nichž lze navrhnout přibližně 10 bilionů molekul, které mohou využít další týmy při vývoji nových peptidů narušujících membrány. Stejný princip, který se osvědčil proti bakteriím, by se v budoucnu mohl uplatnit i při vývoji protinádorových léčiv, biosenzorů nebo systémů pro cílené doručování léčiv.
Podle zprávy Světové zdravotnické organizace (WHO GLASSH Report) je v současnosti každá šestá bakteriální infekce na světě odolná vůči léčbě antibiotiky. Rozsáhlá analýza dat ukazuje, že v posledních letech vzrostla rezistence u více než čtyřiceti procent sledovaných způsobů antibiotické léčby, přičemž průměrný roční nárůst činí pět až patnáct procent.
