Redakcja: Na czym polega projekt „Witamina B12…” i czym są bakterie oporne?

Aleksandra Wierzba: Projekt „Witamina B12 jako transporter przeciwbakteryjnych modyfikowanych oligonukleotydów” realizowany jest w ramach grantu NCN „Symfonia”. Biorą w nim udział dwa zespoły. Pierwszy kierowany jest przez prof. Dorotę Gryko z Instytutu Chemii Organicznej, natomiast drugi to zespół prof. Joanny Trylskiej z Centrum Nowych Technologii UW. Celem naszego projektu jest opracowanie skutecznej metodologii, która ma na celu wprowadzenie oligonukleotydów o potencjalnych właściwościach antybakteryjnych, do komórek bakterii. W ramach projektu zajmujemy się zaprojektowaniem takich połączeń witamina B12-oligonukleotyd, ich syntezą, a także określeniem potencjalnych właściwości przeciwbakteryjnych połączenia.

Marcin Równicki: Od około 90 lat, od kiedy penicylina została odkryta przez Alexanda Fleminga, antybiotyki są najpowszechniejszą metodą stosowaną w leczeniu infekcji bakteryjnych. Jednakże ich nadużywanie i nieracjonalne stosowanie spowodowało katastroficzny wzrost oporności wśród bakterii. Bakterie te mogą przeżywać nawet w wysokich stężeniach antybiotyków. Obecnie antybiotykooporność wymknęła się spod kontroli, zarówno naukowców, jak i lekarzy, powodując infekcje zagrażające życiu ludzkiemu. Dlatego też wyścig zbrojeń, w którym nieustannie bierzemy udział zmusza nas do poszukiwania nowych, bardziej skutecznych metod walki z bakteriami opornymi.

Jaką rolę witamina B12 pełni w organizmach żywych?

Aleksandra Wierzba: Witamina B12 jest związkiem niezbędnym do funkcjonowania organizmów żywych. Posiada ona liczne kluczowe funkcje, m. in. jest kofaktorem enzymów, czyli związkiem niezbędnym do prowadzenia katalitycznych reakcji za pośrednictwem enzymów. Ponadto stanowi ona regulator produkcji czerwonych ciałek krwi, erytrocytów, a jej niedobór w organizmie prowadzi do choroby znanej wszystkim jako anemia. Co więcej, witamina B12 uczestniczy w prawidłowym funkcjonowaniu układu nerwowego. Witamina B12 należy do związków egzogennych, co znaczy, że nasz organizm nie jest w stanie sam jej syntezować. Innymi słowy, musimy przyjmować kobalaminę (witaminę B12) drogą pokarmową i takim jej źródłem są produkty pochodzenia zwierzęcego, szczególnie czerwone mięso, nabiał czy ryby.

W związku z tym, że nasz organizm nie jest w stanie syntezować witaminy B12, komórki eukariotyczne, czyli komórki zwierzęce, ale także komórki bakterii wykształciły mechanizm, za pośrednictwem którego może być ona dostarczana do komórek. Ten mechanizm oparty jest w zasadzie na tzw. białkach transportujących. Zarówno w komórkach zwierzęcych, jak i bakteryjnych, występuje seria takich białek, które niejako wciągają kobalaminę do środka. Mechanizm, zarówno dla bakterii, jak i dla komórek eukariotycznych jest przy tym odmienny, niemniej zasada okazuje się podobna, zarówno jedne, jak i drugie komórki są w stanie kobalaminę przyjąć. Ta właściwość pozwala nam przypuszczać, że witamina B12 może być użyta jako potencjalny transporter związków o znaczeniu biologicznym.

Wielu naukowców wykorzystało już ten fakt. Do witaminy B12 przyłączano m. in. peptydowe leki, np. insulinę czy leki hamujące łaknienie. Ponadto połączenia kobalaminy z barwnikami fluorescencyjnymi prowadziły do otrzymania związków, które po wprowadzeniu do komórki mogły stanowić barwnik obrazujący określone obszary w komórce. Poza tym do witaminy B12 przyłączano również znaczniki izotopowe, a także leki przeciwnowotworowe. W większości tych prac znajdowały się również analizy czy testy zarówno in vitro na poziomie komórkowym, jak i in vivo. Potwierdzały one fakt, iż witamina B12 może służyć jako transporter.

Niemniej, wszystkie wymienione do tej pory przeze mnie przykłady dotyczą wykorzystania witaminy w komórkach eukariotycznych. Nie ma natomiast na tę chwilę informacji na temat wykorzystania witaminy B12 w komórkach prokariotycznych. Tym większą motywacją dla nas było więc podjęcie właśnie tego tematu. W naszym projekcie wykorzystujemy witaminę B12 jako transporter dla modyfikowanych oligonukleotydów, które po wprowadzeniu do bakterii, jak zakładamy, będą w stanie hamować jej wzrost.

W jaki sposób przygotowano takie połączenie?

Aleksandra Wierzba: W momencie, kiedy chcemy przygotować połączenie witamina B12-oligonukleotyd musimy wziąć pod uwagę szereg kwestii. Witamina B12 musi być uprzednio odpowiednio sfunkcjonalizowana, aby dało się przyłączyć do niej dany oligonukleotyd. Witamina B12 to związek o bardzo dużym związku skomplikowania, dlatego wszelkie modyfikacje prowadzone w jej obrębie muszą być skrupulatnie zaplanowane i we właściwy sposób zoptymalizowane. Trzeba mieć cały czas w pamięci, że połączenie witamina B12 + dany terapeutyk musi być wciąż rozpoznawane przez serię białek transportujących, obecnych w komórkach. Do tej pory mamy informacje na temat oddziaływania witaminy B12 zmodyfikowanej w określonych pozycjach z komórkami eukariotycznymi, nie istnieją natomiast takie informacje dla komórek prokariotycznych.

Oglądaj całość