În 2010, după ce unele tulpini de Neisseria gonorrhoeae, bacteria responsabilă de gonoree, au început să manifeste rezistență la una dintre ultimele clase de antibiotice rămase, Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor au început să recomande „terapia dublă”, ceea ce înseamnă că medicii prescriu acum două medicamente în același timp pentru a combate gonoreea. În prezent, aceste două medicamente sunt ceftriaxona, un membru al clasei de antibiotice cefalosporine, și azitromicina.

Cu o creștere a temerilor că gonoreea ar putea sparge aceste ultime apărări, munca unor cercetători precum cristalizatorul Christopher Davies, Ph.D., este crucială.

„Analizăm la nivel molecular evenimentele care i-au îngrijorat pe toți cei din clinici”, a declarat Davies, profesor în cadrul Departamentului de Biochimie & Biologie Moleculară și director al Centrului MUSC pentru Biologie Structurală.

Echipa lui Davies tocmai a publicat o lucrare care arată modul în care cefalosporinele se leagă și inactivează o proteină gonococică supranumită proteina de legare a penicilinei 2 (PBP2). Conduși de cercetătorul postdoctoral Avinash Singh, Ph.D., cercetătorii au arătat că proteina suferă modificări structurale cheie, inclusiv răsucirea și rularea unei bucle pentru a lega antibioticul, care sporesc reacția cu cefalosporinele. Fără aceste modificări, proteina ar reacționa mult mai lent cu antibioticul.

Davies a explicat că toate antibioticele acționează prin direcționarea funcțiilor esențiale la un anumit microb. Cefalosporinele acționează prin atacarea peretelui celular bacterian.

În mod normal, PBP2 se deplasează de-a lungul membranei citoplasmatice a celulei bacteriene, ajungând în spațiul dintre membrana citoplasmatică și membrana externă, căutând peptide de care să se lege. Proteina unește peptidele între ele pentru a crea o plasă – la fel ca o pungă de ceapă de la magazinul alimentar, a spus Davies. Dar antibioticele intervin pentru a se lega de proteină înainte ca aceasta să poată ajunge la o peptidă.

„Proteina se plimbă în jurul stratului de membrană în mod normal, dar situsul său activ este blocat de antibiotic, astfel încât toate acele potențiale interacțiuni cu substratul peptidic sunt inutile”, a spus Davies.

Cu proteina în afara funcțiunii și fără a construi plasa, încep să apară găuri în peretele celular. Citoplasma începe să se scurgă, iar celula se sparge și moare, a spus Davies.

Dar tulpinile rezistente, care au fost identificate în Japonia, Franța, Spania și, cel mai recent, în Canada, se sustrag acțiunii letale a cefalosporinelor prin împiedicarea antibioticului de a se lega de ținta proteică. Modul în care acestea reușesc acest lucru este un obiectiv major al cercetării lui Davies.

Există 60 și ceva de mutații pe proteina PBP2 în tulpinile rezistente de gonoree. Echipa lui Davies a identificat șase mutații care se află la baza rezistenței și analizează modul în care mutațiile schimbă modul în care proteina reacționează la antibiotice.

După ce cercetătorii vor înțelege modul în care mutațiile împiedică antibioticele să își facă treaba, vor putea fi dezvoltate noi medicamente, a spus Davies. Cunoașterea mutațiilor importante ar putea permite, de asemenea, dezvoltarea unui test de diagnostic care să le spună medicilor dacă un anumit pacient are o tulpină rezistentă și, prin urmare, ce medicamente să prescrie.

Davies a spus că se pare că mutațiile restricționează flexibilitatea proteinei, împiedicând modificările structurale necesare pentru a lega antibioticul. Acest lucru declanșează un nou mister. Dacă aceste mișcări sunt esențiale pentru sarcina sa de a se lega de peptide și de a construi plasa care menține intact peretele celular, cum pot mutațiile să blocheze antibioticul, dar să permită totuși reacția normală? „Acesta este cel mai fascinant aspect al cercetării noastre”, a declarat Davies.

„Este o funcție esențială, astfel încât mutațiile nu pot schimba prea mult proteina. Aceasta trebuie să fie capabilă să facă discriminare. Discriminarea împotriva unui antibiotic, păstrând în același timp legătura și reacția normală cu substratul lor, este un act de echilibru delicat pe care trebuie să îl negocieze”, a spus el.

Acest act de echilibru ar putea fi motivul pentru care gonoreea rezistentă la antibiotice nu s-a răspândit atât de repede pe cât se anticipa.

„Există un cost de fitness. Ei nu funcționează la fel de bine ca omologii lor susceptibili și probabil că din acest motiv nu se răspândesc atât de repede pe cât se temeau oamenii că o vor face”, a spus Davies.

Deși gonoreea de tip rezistent nu se răspândește atât de repede pe cât se temeau oficialii din domeniul sănătății publice, s-a înregistrat o creștere a numărului de cazuri de gonoree susceptibilă, precum și a altor boli cu transmitere sexuală.

Diagnosticările de gonoree au crescut cu 67% între 2013 și 2017, potrivit CDC.

„Ne așteptăm ca gonoreea să epuizeze în cele din urmă ultimul nostru antibiotic foarte eficient, iar opțiunile de tratament suplimentare sunt necesare de urgență”, a declarat Gail Bolan, medic, director al Diviziei de prevenire a bolilor cu transmitere sexuală din cadrul CDC, atunci când a publicat aceste cifre.

South Carolina are a patra cea mai mare rată de gonoree, potrivit unei analize a cifrelor CDC de către Health Testing Centers, un serviciu de testare de laborator.

Specialistul în boli infecțioase de la MUSC, Eric Meissner, M.D., Ph.D., a declarat că nu este pe deplin clar de ce ratele de boli cu transmitere sexuală sunt în creștere.

„Știm că există intervenții dovedite pe care indivizii le pot folosi, inclusiv utilizarea regulată a prezervativelor, care reduc în mod semnificativ șansele de a dobândi o boală cu transmitere sexuală. Așadar, creșterea ratelor de boli cu transmitere sexuală sugerează că este nevoie de mai multe intervenții de sănătate publică și de educație”, a spus el.

Deși gonoreea nu este fatală, aceasta poate cauza probleme pe tot parcursul vieții dacă nu este tratată, inclusiv infertilitate și susceptibilitate la alte boli cu transmitere sexuală, cum ar fi HIV.

„Un lucru important pentru ca oamenii să știe este că puteți avea gonoree și să nu aveți simptome, așa că nu vă puteți baza doar pe absența simptomelor pentru a vă asigura că dumneavoastră sau partenerul dumneavoastră sexual nu aveți gonoree”, a spus Meissner. „Persoanele active din punct de vedere sexual cu risc de expunere la gonoree ar trebui să facă teste regulate.”

Între timp, Davies și echipa sa își continuă munca în laborator. Următorul pas este înțelegerea modului în care proteina își poate îndeplini în continuare funcția esențială normală în timp ce eludează antibioticele. Grupul are câteva idei pe care le va pune la încercare, a spus el.

Meissner a spus că rezistența la antibiotice este îngrijorătoare pentru medicii din clinică.

„Chiar dacă tulpina specifică pe care o studiază Dr. Davies este rară, este important de menționat că apariția rezistenței în gonoree este o preocupare reală”, a spus Meissner.