Infekcje wywoływane przez patogeny oporne na antybiotyki stanowią jeden z ważniejszych globalnych problemów, który dramatycznie zwiększa swoją skalę i nabiera coraz większego znaczenia medycznego i ekonomicznego. Od wielu lat lekarze i naukowcy podkreślają potrzebę opracowania nowych metod walki z drobnoustrojami. Obecnie, w dobie trwającej pandemii koronawirusa, problem antybiotykoodporności jest nazywany „cichą pandemią” (z ang. silent pandemic).
Na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed trwają prace nad projektem, który zakłada opracowanie aktywnej biologicznie formulacji opartej o zjawisko synergii srebra i związków pochodzenia naturalnego. Substancje te, zastosowane w połączeniu, wykazują skuteczność w zwalczaniu opornych na antybiotyki drobnoustrojów wywołujących infekcje ran u ludzi i zwierząt.
Infekcje wywoływane przez patogeny oporne na antybiotyki stanowią jeden z globalnych problemów, który dramatycznie zwiększa swoją skalę i nabiera coraz większego znaczenia medycznego i ekonomicznego. Szacuje się, że do 2050 roku leczenie zakażeń wywołanych przez antybiotykooporne mikroorganizmy pochłonie 100 bilionów USD, a śmierć wynikającą z braku skutecznych antybiotyków poniesie nawet 10 milionów pacjentów rocznie. Zjawisko antybiotykoodporności drobnoustrojów jest szczególnym zagrożeniem w przypadku wystąpienia infekcji ran w przebiegu przewlekłych stanów chorobowych, np. zespołu stopy cukrzycowej, ran odleżynowych, oraz w przypadku trudno gojących się ran oparzeniowych, czy ran powstałych w wyniku powikłań pooperacyjnych.
Na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed, w zespole badawczym, pracującym pod kierunkiem dr Marty Krychowiak – Maśnickiej, w składzie dr hab. Aleksandra Królicka, prof. UG, dr Anna Kawiak, mgr Weronika Wojciechowska, mgr Agata Woźniak, trwają prace nad projektem, który zakłada opracowanie aktywnej biologicznie formulacji w oparciu o zjawisko synergii dwóch czynników przeciwbakteryjnych tj. srebra i związków z grupy naftochinonów. Właściwości lecznicze srebra są znane od wieków, a obecnie wykorzystywane z powodzeniem w leczeniu ran. Skuteczność srebra w zwalczaniu infekcji wynika z wysokiej reaktywności jonów srebra, tj. oddziaływania z wieloma biomolekułami komórek bakteryjnych. Dzięki temu bardzo szybko dochodzi do zaburzenia funkcjonowania komórek mikroorganizmów, a w konsekwencji do ich eliminacji. Mimo niezaprzeczalnej skuteczności i popularności, stosowanie srebra wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Po pierwsze, reaktywność jonów srebra nie jest selektywna i dotyczy również komórek ludzkich. Poszukiwane są więc mniej toksyczne alternatywy dla popularnych soli srebra, tj. azotanu srebra lub sulfadiazyny srebra. W tym przypadku z pomocą przychodzi nanotechnologia i produkcja nanocząstek srebra, czyli cząstek metalicznego srebra wielkości poniżej 100 nanometrów, które charakteryzują się znacząco obniżoną toksycznością wobec komórek ludzkich przy zachowaniu aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Drugim ograniczeniem srebra jest coraz częściej obserwowane występowanie oporności mikroorganizmów na ten czynnik.
Problem toksyczności wyższych dawek srebra, jak również bakteryjnej oporności na jony srebra może rozwiązać zastosowanie ich synergistycznych połączeń z innymi czynnikami. W tym przypadku mowa o związkach z grupy naftochinonów, które pochodzą m. in. z tkanek roślinnych. Zjawisko synergii składników mieszaniny, zostało zbadane w projekcie PRELUDIUM 10, pt. „Wykorzystanie nanocząstek srebra do zwiększania potencjału przeciwdrobnoustrojowego naftochinonów przeciwko Staphylococcus aureus” kierowanym i realizowanym przed dr Krychowiak-Maśnicką w latach 2016-2019 dzięki finansowaniu Narodowego Centrum Nauki (95 520 PLN). Rezultatem badań przeprowadzonych w projekcie i po jego zakończeniu są dwa artykuły naukowe w czasopismach o międzynarodowym zasięgu, tj. we Frontiers in Pharmacology (Krychowiak i in. 2018) i International Journal of Molecular Sciences (Krychowiak-Maśnicka i in. 2021) oraz seria 9 zgłoszeń patentowych do Urzędu Patentowego RP. Uzyskane wyniki potwierdziły ogromny potencjał połączenia nowoczesnych nanomateriałów i substancji naturalnych znanych tradycyjnej medycynie. W dobie kryzysu antybiotykoodporności mikroorganizmów rezultaty te są niezwykle cenne i stanowią podstawę do rozwijania nowej technologii. Zjawisko synergistycznych oddziaływań jest pod wieloma względami korzystne dla pacjentów borykających się z przewlekłymi ranami, m. in. zwiększa efektywność działania, zmniejsza cytotoksyczność, przyspiesza proces hamowania rozwoju mikroorganizmów i ich zabijania. Co jednak najważniejsze i warte podkreślenia, dzięki zastosowaniu mieszaniny substancji działających synergistycznie efektywne, działające dawki są obniżane nawet o 97% (innymi słowy zamiast stosować dawkę 100 mg związku możemy użyć 3 mg i uzyskać pożądany efekt). Wbrew pozorom tak silne synergistyczne oddziaływania nie są powszechne, często wręcz substancje oddziałują ze sobą antagonistycznie, znosząc swoją aktywność. Przypadek srebra i naftochinonów jest więc unikalny, a co najważniejsze zjawisko to można wykorzystać do zwalczania nawet najbardziej opornych patogenów, takich jak pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa).
W ramach projektu Inkubator Innowacyjności powstanie preparat stanowiący optymalne połączenie naftochinonu i źródła srebra o silnym działaniu przeciwbakteryjnym. Co warte podkreślenia skuteczność opracowywanej formulacji zostanie zbadana z wykorzystaniem zwierzęcego modelu rany. Projekt jest realizowany z funduszy Inkubatora Innowacyjności – edycja 4. Celem programu jest wsparcie procesu zarządzania wynikami badań naukowych i prac rozwojowych, w szczególności w zakresie ich transferu do gospodarki, wdrożenia i komercjalizacji poprzez podnoszenie gotowości technologicznej (wg. skali TRL) rozwiązań wytypowanych do realizacji w ramach prac przedwdrożeniowych. Projekt jest realizowany w konsorcjum: Gdański Uniwersytet Medyczny (Lider), Uniwersytet Gdański (partner), Centrum Innowacji Medycznych Sp. z o.o. (partner).
Na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed, w zespole badawczym, pracującym pod kierunkiem dr Marty Krychowiak – Maśnickiej, w składzie dr hab. Aleksandra Królicka, prof. UG, dr Anna Kawiak, mgr Weronika Wojciechowska, mgr Agata Woźniak, trwają prace nad projektem, który zakłada opracowanie aktywnej biologicznie formulacji w oparciu o zjawisko synergii dwóch czynników przeciwbakteryjnych tj. srebra i związków z grupy naftochinonów. Właściwości lecznicze srebra są znane od wieków, a obecnie wykorzystywane z powodzeniem w leczeniu ran. Skuteczność srebra w zwalczaniu infekcji wynika z wysokiej reaktywności jonów srebra, tj. oddziaływania z wieloma biomolekułami komórek bakteryjnych. Dzięki temu bardzo szybko dochodzi do zaburzenia funkcjonowania komórek mikroorganizmów, a w konsekwencji do ich eliminacji. Mimo niezaprzeczalnej skuteczności i popularności, stosowanie srebra wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Po pierwsze, reaktywność jonów srebra nie jest selektywna i dotyczy również komórek ludzkich. Poszukiwane są więc mniej toksyczne alternatywy dla popularnych soli srebra, tj. azotanu srebra lub sulfadiazyny srebra. W tym przypadku z pomocą przychodzi nanotechnologia i produkcja nanocząstek srebra, czyli cząstek metalicznego srebra wielkości poniżej 100 nanometrów, które charakteryzują się znacząco obniżoną toksycznością wobec komórek ludzkich przy zachowaniu aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Drugim ograniczeniem srebra jest coraz częściej obserwowane występowanie oporności mikroorganizmów na ten czynnik.
Problem toksyczności wyższych dawek srebra, jak również bakteryjnej oporności na jony srebra może rozwiązać zastosowanie ich synergistycznych połączeń z innymi czynnikami. W tym przypadku mowa o związkach z grupy naftochinonów, które pochodzą m. in. z tkanek roślinnych. Zjawisko synergii składników mieszaniny, zostało zbadane w projekcie PRELUDIUM 10, pt. „Wykorzystanie nanocząstek srebra do zwiększania potencjału przeciwdrobnoustrojowego naftochinonów przeciwko Staphylococcus aureus” kierowanym i realizowanym przed dr Krychowiak-Maśnicką w latach 2016-2019 dzięki finansowaniu Narodowego Centrum Nauki (95 520 PLN). Rezultatem badań przeprowadzonych w projekcie i po jego zakończeniu są dwa artykuły naukowe w czasopismach o międzynarodowym zasięgu, tj. we Frontiers in Pharmacology (Krychowiak i in. 2018) i International Journal of Molecular Sciences (Krychowiak-Maśnicka i in. 2021) oraz seria 9 zgłoszeń patentowych do Urzędu Patentowego RP. Uzyskane wyniki potwierdziły ogromny potencjał połączenia nowoczesnych nanomateriałów i substancji naturalnych znanych tradycyjnej medycynie. W dobie kryzysu antybiotykoodporności mikroorganizmów rezultaty te są niezwykle cenne i stanowią podstawę do rozwijania nowej technologii. Zjawisko synergistycznych oddziaływań jest pod wieloma względami korzystne dla pacjentów borykających się z przewlekłymi ranami, m. in. zwiększa efektywność działania, zmniejsza cytotoksyczność, przyspiesza proces hamowania rozwoju mikroorganizmów i ich zabijania. Co jednak najważniejsze i warte podkreślenia, dzięki zastosowaniu mieszaniny substancji działających synergistycznie efektywne, działające dawki są obniżane nawet o 97% (innymi słowy zamiast stosować dawkę 100 mg związku możemy użyć 3 mg i uzyskać pożądany efekt). Wbrew pozorom tak silne synergistyczne oddziaływania nie są powszechne, często wręcz substancje oddziałują ze sobą antagonistycznie, znosząc swoją aktywność. Przypadek srebra i naftochinonów jest więc unikalny, a co najważniejsze zjawisko to można wykorzystać do zwalczania nawet najbardziej opornych patogenów, takich jak pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa).
W ramach projektu Inkubator Innowacyjności powstanie preparat stanowiący optymalne połączenie naftochinonu i źródła srebra o silnym działaniu przeciwbakteryjnym. Co warte podkreślenia skuteczność opracowywanej formulacji zostanie zbadana z wykorzystaniem zwierzęcego modelu rany. Projekt jest realizowany z funduszy Inkubatora Innowacyjności – edycja 4. Celem programu jest wsparcie procesu zarządzania wynikami badań naukowych i prac rozwojowych, w szczególności w zakresie ich transferu do gospodarki, wdrożenia i komercjalizacji poprzez podnoszenie gotowości technologicznej (wg. skali TRL) rozwiązań wytypowanych do realizacji w ramach prac przedwdrożeniowych. Projekt jest realizowany w konsorcjum: Gdański Uniwersytet Medyczny (Lider), Uniwersytet Gdański (partner), Centrum Innowacji Medycznych Sp. z o.o. (partner).
Dr Marta Krychowiak – Maśnicka od 2019 roku jest pracownikiem Uniwersytetu Gdańskiego, obecnie na stanowisku adiunkta w Zakładzie Badania Związków Biologicznie Czynnych na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUmed. Prowadzone przez nią badania są związane z poszukiwaniem nowych metod zwalczania drobnoustrojów opornych na antybiotyki w oparciu m. in. o nanotechnologię i związki pochodzenia naturalnego. W swojej pracy naukowej skupia się na aspektach aplikacyjnych prowadzonych badań, jak również na badaniach podstawowych wyjaśniających mechanizmy działania związków biologicznie czynnych. Jest współautorką 14 artykułów naukowych w czasopismach o międzynarodowych zasięgu oraz 12 zgłoszeń patentowych.
https://ctt.ug.edu.pl/wp-content/uploads/2020/10/dotacja1539003650.png