W walce z opornością na antybiotyki

Projekt ANTIVERSA (UMO – 2019/32/Z/NZ8/00011; NCN 2020 – 2023) jest realizowany w ramach konsorcjum, w skład którego wchodzą naukowcy z Austrii, Francji, Irlandii, Polski, Rumunii oraz Szwajcarii. Jako partner jestem odpowiedzialna za realizację wybranych zadań badawczych, które są prowadzone na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego – mówi w wywiadzie dla Panoramy Gospodarczej dr. hab. Magdalena Popowska, prof. ucz.

O projekcie ANTIVERSA

Celem projektu jest sprawdzenie postawionej hipotezy, że rodzimy mikrobiom czyli zbiór mikroorganizmów w danym środowisku (np. glebie lub wodzie) oraz jego struktura i trwałość, mogą pełnić istotną rolę naturalnej bariery dla rozpowszechniania oporności na antybiotyki. Zatem założeniem jest, że liczebność i różnorodność klinicznie istotnych bakterii opornych na antybiotyki oraz genów oporności na antybiotyki jest odwrotnie skorelowana z różnorodnością biologiczną społeczności danego środowiska, do którego są one wprowadzane w wyniku działalności człowieka. Zgodnie z tą hipotezą – im większa bioróżnorodność w danym środowisku, tym większa ekologiczna bariera dla rozpowszechniania oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR).

Uzyskane wyniki pozwolą dokonać oceny ryzyka rozpowszechniania się AMR w danym środowisku, a także przyczynią się do rozwoju środków oraz działań opartych na dowodach naukowych mających na celu ograniczenie rozprzestrzeniania się oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe i tym samych służących ochronie zdrowia ludzi, zwierząt i roślin. Zakładamy, że zmienimy sposób myślenia, badając zdolność wykorzystania różnorodności biologicznej, jako mechanizmu zwiększania odporności środowiska na rozpowszechnianie AMR. Wartość dodana badania gleby i wody będzie polegać na określeniu uniwersalnych poziomów różnorodności biologicznej wymaganych do zminimalizowania wpływu zanieczyszczeń antropogenicznych dostających się do tych środowisk – mówi pani Profesor.

Rozwiązanie problemu

Zarówno Organizacja Narodów Zjednoczonych (ONZ), jak i Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) uznały oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) jako jeden z największych problemów zdrowotnych na świecie. Problem antybiotykooporności był również jednym z tematów szczytu G20. Co więcej, w ujęciu klinicznym jak i środowiskowym jest przedmiotem wielu prac badawczych. Oporność bakterii na środki przeciwdrobnoustrojowe (antybiotyki i chemioterapeutyki) polega na tym, że żadna dawka stosowanego standardowo w terapii antybiotyku nie jest skuteczna w eliminacji czynnika infekcji jakim są bakterie oporne. Problem jest o tyle poważny, że bakterie mogą być oporne na jeden, dwa lub więcej antybiotyków co w tym ostatnim przypadku oznacza wielolekooporność (fenotyp MDR) i brak możliwości dobrania skutecznej terapii antybiotykowej. Z ostatniego raportu WHO wynika, że około 700 tys. ludzi na świecie umiera rocznie z powodu infekcji wywołanych przez bakterie oporne na antybiotyki. Szacuje się, że do 2050 roku liczba ta wzrośnie do 10 mln, a bakterie oporne będą powodowały więcej przypadków śmiertelnych niż nowotwory. Dotychczasowe rozporządzenia komisji Europejskich czy WHO dotyczyły tego problemu na poziomie klinicznym. Między innymi monitorowano zużycie stosowanych antybiotyków w medycynie i weterynarii w celu ich ograniczenia oraz opracowano zalecenia co do ich stosowania, a także opublikowano w 2017 roku listę priorytetowych patogenów opornych na antybiotyki. Choć zmniejszenie zużycia antybiotyków w medycynie i weterynarii jest ważnym czynnikiem obniżającym poziom oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe stosowane w leczeniu ludzi i zwierząt, to jednak nie jest możliwe odwrócenie procesu ewolucji AMR. WHO uzgodniła, że rozwiązanie tego problemu wymaga holistycznego podejścia, w którym istotne jest powiązanie i wzajemne oddziaływanie na siebie trzech sfer: ludzkiej, weterynaryjnej i środowiskowej – czyli „One Health”. Silnie odnosi się to do związku różnorodności biologicznej i zdrowia środowiska. Ma to ogromne znaczenie w kontekście zwiększonej urbanizacji oraz uprzemysłowienia rolnictwa, prowadzących do zanieczyszczenia i degradacji środowiska. Nie ma jeszcze pełnej wiedzy, w jaki sposób następuje przepływ AMR pomiędzy tymi strefami oraz w ich obrębie. W środowisku ogromne znaczenia ma zanieczyszczenie wód i gleb odchodami zwierząt lub ściekami z oczyszczalni ścieków, które mogą zawierać bakterie oporne na antybiotyki, w tym szczepy bakterii istotnych klinicznie, które mogą zostać przeniesione z powrotem na ludzi i zwierzęta różnymi drogami. W trakcie tej „wędrówki” bakterie te mogą ewoluować, nabywając geny oporności na antybiotyki, występujące u bakterii środowiskowych

Obecnie, zrozumienie jakie są dalsze losy uwalnianych do środowiska zarówno bakterii opornych na antybiotyki, jak i genów oporności jest bardzo słabe z uwagi na możliwy wpływ bardzo wielu warunków środowiskowych i właściwości ekologicznych. Wydaje się jednak, że różnorodność biologiczna w ekosystemach glebowych i wodnych ma kluczowe znaczenie dla ograniczenia rozprzestrzeniania się antybiotykooporności oraz może stanowić naturalną barierę dla procesu AMR. W przeciwieństwie do środowiska klinicznego, gdzie mamy do czynienia z określonymi bakteriami patogennymi, identyfikacja odpowiednich barier w środowisku jest znacznie trudniejsza i wymaga szeroko zakrojonych i szczegółowych badań. Jednocześnie w środowisku, które jest zanieczyszczone związkami pochodzenia antropogenicznego: w tym pestycydami, antybiotykami, metalami ciężkimi oraz toksycznymi związkami chemicznymi powstają nowe mechanizmy oporności. Przeprowadzone do tej pory badania przez mój zespół w ramach wcześniejszych projektów np. INART (JPIAMR) wykazały, że duża liczba klinicznie istotnych bakterii opornych na antybiotyki i genów oporności jest stale uwalniana do środowiska np. z oczyszczalni ścieków, czy w wyniku stosowana w rolnictwie nieprzetworzonych nawozów naturalnych. Dalsze losy wprowadzonej do środowiska AMR są słabo zbadane a rola różnorodności biologicznej w procesie rozprzestrzeniania się antybiotykooporności nie była dotąd przedmiotem badań – mówi dr. hab. Magdalena Popowska, prof. ucz.

Rozwój w sektorze medycznym i weterynaryjnym, zmiany norm społecznych dotyczących stosowania antybiotyków w obu tych sektorach, dzięki różnym rządowym strategiom niewątpliwie wpływają negatywnie na ilość antybiotyków, jak i bakterii opornych na antybiotyki dostających się do środowisk, jednak ich nie wyeliminują. Oporne bakterie i geny oporności zawsze będą uwalniane do środowiska czy to z punktów opieki medycznej, czy ogólnie od populacji ludzkiej lub z hodowli zwierząt. Znaczenie zachowania różnorodności biologicznej na odpowiednim poziomie może stać się zatem jeszcze bardziej wyraźne i ujawnić dotychczas niedocenianą funkcję ekosystemów. Bardzo istotne jest także, aby przedstawić wielu sektorom społeczno-gospodarczym ważne zalecenia dotyczące przyszłych priorytetów: ochrony środowiska, produkcji rolnej i rekreacyjnego wykorzystania zasobów wodnych oraz krajobrazowych zwłaszcza w kontekście zachodzących zmian klimatu – podkreśla pani Profesor.

Zaawansowanie projektu i plany na przyszłość

Planujemy również przygotować raport, który udostępnimy w mediach społecznościowych i portalach dedykowanych problemowi antybiotykooporności i środowisku naturalnemu – podkreśla dr. hab. Madalena Popowska, prof. ucz. Uzyskane wyniki w tym projekcie badawczym, jak i wcześniejszych będą stanowiły punkt wyjścia w kolejnych projektach i będą poświęcone glebie w kontekście upraw rolnych i zmian klimatu. Planuję zaangażowanie partnerów z innych krajów Europy, tak aby otrzymać pełny obraz problemu a nie tylko jego wycinek. Uważam, że tylko badania międzynarodowe, zakrojone na szeroką skalę są w stanie szybko zidentyfikować brakującą wiedzę oraz zaproponować odpowiednią strategię w celu rozwiązania palących problemów współczesnego świata – mówi pani Profesor.

Na zadane pytanie czy popularyzowanie nauki jest wyzwaniem, ze względu na hermetyczność jej języka oraz czy naukowcy powinni bardziej promować się w świecie medialnym, Pani dr. hab. Magdalena Popowska prof. ucz. odpowiedziała – Zdecydowanie tak. Nie ma innej możliwości dotarcia z wynikami naszych badań do ogółu społeczności w tym do sektora gospodarczego, jak również instytucji rządowych, społecznych, czy zwykłego obywatela. Z reguły naukowcy publikują wyniki prowadzonych badań w renomowanych czasopismach naukowych, które czytane są głównie przez innych naukowców, rzadziej patentują wyniki badań czy je wdrażają. To jest oczywiście bardzo ważne bo wymieniamy się w ten sposób naszą zdobytą wiedzą z innymi badaczami i możemy czerpać pomysły na nowe np. wspólne badania. Jako naukowcy jesteśmy rozliczani właśnie z publikacji naukowych, zresztą jest to jeden z parametrów ewaluacji jakości działalności naukowej uczelni i instytutów uwzględniony w tzw. Kryterium I. Ale jest jeszcze Kryterium III: wpływ działalności naukowej na funkcjonowanie społeczeństwa i gospodarki, gdzie nie tylko chodzi o współpracę nauki z biznesem ale również umiejętność promocji badań i zaprezentowania ich w taki sposób aby były one zrozumiałe dla nienaukowca. To jest zdecydowanie wyzwanie dla naukowców, które nazywam – umiejętnością wyjścia z własnej strefy komfortu. Od lat prowadzę głównie interdyscyplinarne badania aplikacyjne, których wyniki mogą stać się podstawą wdrożenia jakiegoś rozwiązania dotyczącego problemów związanych np. z antybiotykoopornością czy z ochroną środowiska. W ten sposób spełniam się jako naukowiec ale również mam nadzieję, że wyniki moich badań przysłużą się całej społeczności. Czyż nie na tym właśnie powinna polegać nasza misja? Paradoksalnie pandemia COVID-19 przywróciła uznanie dla lekarzy i naukowców ale nadal za mało informacji o polskich sukcesach naukowych trafia do mediów: telewizji, prasy czy Internetu.

– Bartosz Parchoniuk