Флуоресцентните антибиотици

Проф. д.х.н. Иво Грабчев е професор в катедра „Химия и биохимия, физиология и патофизиология“ в Медицинския факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. Тази година му е присъдена наградата „Питагор“ за утвърден учен в областта на природните и инженерните науки за неговия съществен принос в усилията на учените в изследване преодоляването на все по-нарастващата устойчивост на бактериите към прилаганите в медицинската практика антибиотици. Ученият прави и задълбочени in vitro изследвания на антитуморната активност на нови съединения срещу различни туморни клетъчни линии. Специализирал е във Франция, Полша, Белгия, Китай, Испания. Той е сред малкото български учени, намерили място в първите два процента най-добри учени в света съгласно класацията на Стандфордския университет през 2020 и 2021 година. Участва в общо 31 международни, национални и университетски научни проекти. Проф. Иво Грабчев е член на управителните съвети за България по европейската научна мрежа COST в осем научни програми, две от които са действащи в момента, където той има възможност да представя научните постижения на България в съответните научни области пред специалисти от другите европейски държави.

Зина СОКОЛОВА

През 1991 г. проф. д.х.н. Иво Грабчев защитава първата дисертация в България в областта на оптическите избелители – вещества, които повишават степента на белота на различни текстилни и полимерни материали. След това специализира една година в Университета „Клод Бернар“, Лион (Франция), в лабораторията по индустриална фотохимия под ръководството на проф. Пиер Меалие. Оттам започва развитието му в областта на флуоресцентните вещества. При завръщането си започва работа в Института по полимери на БАН.Флуорофорите са вещества, които при облъчване с видима или ултравиолетова светлина излъчват флуоресцентна емисия с различен цвят, обяснява ученият. Веществата с такива свойства днес намират авангардни приложения при създаването на материали за „високите технологии“, в оптоелектрониката, екологията, в биомедицината, в образната диагностика и др.В момента това е шлагерът на научните изследвания в световен мащаб, където са и оригиналните научни приноси на проф. д.х.н. Иво Грабчев.Тази година проф. Грабчев е удостоен с награда „Питагор“ за втори път. Първия път я получава през 2017 г. за изследванията си в областта на сензорната химия, във връзка с успешното разработване на флуоресцентни молекулни устройства, задвижвани от светлината и променящи спектралните си характеристики в зависимост от параметрите на околната среда. С неговите разработки са започнали задълбочени и систематични изследвания в България в областта на сензорните системи на базата на фотоиндуциран електронен трансфер с ниско- и високомолекулни 1,8-нафталимидни флуорофори като сигнален фрагмент. Пионерски в това направление са и изследванията му в областта на гъвкавите хетерогенни сензори за откриване на биологично важни метални йони и рН промени в околната среда на база „интелигентни“ текстилни и полимерни материали, реагиращи с промяна на цветовите си характеристики и интензитета на излъчваната флуоресценция. През 2017 г.е носител и на наградата „Акад. Богдан Куртев“ за научно постижение в областта на органичната химия.От 2009 г. проф. Грабчев работи в Медицинския факултет на Софийския университет. Води лекции по медицинска химия, наномедицина и фитопродукти. Затова насочва изследванията си в областта на биомедицината.Печели проект към Фонд „Научни изследвания“ за фотодинамична антибактериална терапия и получава тазгодишната награда „Питагор“ за изследванията си през последните 5 години в търсене на съединения, които имат микробиологична активност – антибактериална, противогъбична и антивирусна.„Последните изследвания са свързани със създаване на такива биологично активни вещества, които могат да повлияят на спирането на растежа или убиването на различни патогенни микроорганизми, каквито са бактерии, гъбички и вируси – подчертава ученият. –В момента много актуални са антибактериалните изследвания. Оказва се, че след откриването на пеницилина от Александър Флеминг през 1928 г. през 60-те години на миналия век човечеството започва безразборно и неправилно използване на антибиотиците. В резултат на това бактериите стават резистентни – т.е. устойчиви към прилаганите в клиничната практика антибиотици. Тази устойчивост се дължи на възможността за наследяване на гените както от сродни бактерии, така и от несвързани бактерии. А това позволява прехвърлянето на антибиотична устойчивост между различни класове бактерии. Друга причина за постигане на тази устойчивост е масовото използване на антибиотици в селското стопанство при отглеждане на животни с цел предотвратяване на инфекции. По този начин резистентните бактерии в тялото на животните лесно се прехвърлят при хората след консумация на месни продукти.Не по-малко важна причина за кризата на антибактериалната резистентност е и използването на дезинфектанти и почистващи спрейове, водещи до ограничаване развитието на имунитета при хората срещу антигени от околната среда. За съжаление, всичко това води до навлизане в т.нар. постантибиотична ера, в която антибиотиците престават да действат. А в световен мащаб от бактериални инфекции годишно умират милиони хора поради невъзможност да им се помогне с конвенционалните антибиотици заради придобитата резистентност на патогените към тях.“За да се преодолее този проблем, от три години ученият и неговите колеги проучват възможностите за приложение на т.нар. фотодинамична антибактериална терапия. Това включва създаването на такива флуоресцентни вещества, които при облъчване със светлина, генерират реактивни кислородни видове.„Това са различни частички, и най-вече синглетен кислород, който е силно реактивен – обяснява проф. Грабчев. – Той има свойството да убива бактериите и да не закача другите клетки.И тъй като устройството на бактериалните клетки и на клетките на по-сложно устроените организми като нашите са различни, този синглетен кислород атакува само тях. Най-интересното е, че бактериите не могат да придобият резистентност към синглетния кислород, защото кислородът е естествената среда, в която те се развиват. Сега най-актуалното в изследванията е търсенето на такива вещества, които могат да генерират синглетен кислород. И тук е ролята на флуоресцентните съединения. Това е следваща стъпка в развитието на антибиотиците.“За първи път ученият използва 1,8-нафталимиди и модифицирани с тях дендримери като фотосенсибилизатори в антибактериална фотодинамична терапия за преодоляване предизвикателството на антимикробната резистентност спрямо използваните в клиничната практика антибиотици. Отложени върху текстилни материали и при облъчване, те не позволяват развитието на патогенни микроорганизми.Това ги прави подходящи за получаване на антимикробен текстил и превръзки за рани.„От друга страна, флуоресцентните антибиотици са много интересни от научна гледна точка – казва проф. Грабчев. – Когато наблюдаваме под флуоресцентен микроскоп обработените с такива антибиотици бактерии, можем да видим къде точно те атакуват бактериалната клетка, защото започват да флуоресцират в определен цвят точно там, където нарушават бактериалната мембрана. По този начин можем да съдим за механизма на тяхното действие. У нас приблизително от пет години се работи по тази тема на фундаментално ниво. Резултатите са публикувани в реномирани списания. Но кога ще се стигне до прилагането на флуоресцентните антибиотици в клиничната практика, не се знае. По принцип поне 15 години са необходими, за да стигне даден продукт от лабораторията до пазара. В света се разработват огромен брой съединения с определени свойства – примерно 5000. От тях се подбират пет, които минават на клинични изследвания. И от тях само едно отива в аптечната мрежа. Фармацевтичната индустрия влага от 1 до 2 млрд. евро за създаването на един такъв медикамент.“Проф. Грабчев участва и в проект със свои колеги от ХТМУ – София, за текстилни материали с антивирусна активност във връзка със SARS-CoV. Те препятстват разпространението и развитието на този вид вируси и на други патогени.„Имам много добро сътрудничество с колегите от катедра „Текстил, кожи и горива“ на Химикотехнологичния и металургичен университет – София – казва проф. Грабчев. – Без тяхното съдействие нашите изследвания за текстилните материали и за веществата, които синтезираме в нашата лаборатория, няма да намерят конкретно практическо приложение. Това е единствената катедра в България, която се занимава с текстилни изследвания у нас.С колегите разработваме антибактериални текстилни материали, които се използват в клиничната практика за превръзки за рани, за постелъчното бельо и др., които трябва да отговарят на определени изисквания.“