„Prosta modyfikacja” może pomóc antybiotykom pokonać oporność
Naukowcy opracowali prosty sposób modyfikowania antybiotyków, który może sprawić, że będą one znacznie skuteczniejsze w zwalczaniu infekcji wywołanych przez drobnoustroje lekooporne.
Metoda ta sprawiła, że antybiotyk wankomycyna był znacznie silniejszy przeciwko dwóm szczepom bakterii, które stały się lekooporne.
Naukowcy sugerują, że prostą chemię związaną z modyfikacją leku można zastosować do innych antybiotyków, a nawet do leków przeciwnowotworowych.
W czasopiśmie znajduje się teraz artykuł na temat „techniki biokoniugacji” Nature Chemistry.
„Zazwyczaj”, mówi starszy autor badania Bradley L. Pentelute, który jest profesorem chemii na Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge, „potrzeba wielu kroków, aby uzyskać wankomycynę w postaci, która pozwoliłaby przyczepić go do czegoś innego, ale nie musimy nic robić z lekiem ”.
Następnie wyjaśnia, że zmieszali lek z peptydem przeciwdrobnoustrojowym i uzyskali „reakcję koniugacji”.
On i inni z MIT pracowali nad tym badaniem z kolegami z Uniwersytetu Yale w New Haven, CT, oraz z firmą biotechnologiczną Visterra, która również ma swoją siedzibę w Cambridge w stanie Massachusetts.
Odporność na antybiotyki
Oporność na antybiotyki rozwija się, ponieważ za każdym razem, gdy ktoś używa antybiotyku, przeżywa niewielka populacja naturalnie opornych drobnoustrojów. Oporność rozprzestrzenia się nie tylko dlatego, że przeważają odporne zarazki, ale także dlatego, że dzielą swoją odporność z innymi drobnoustrojami.
Globalny przegląd opublikowany w 2016 r. Sugeruje, że około 10 milionów istnień rocznie może być zagrożonych z powodu rosnącej oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Bez skutecznych antybiotyków wiele procedur medycznych - w tym cesarskie cięcie, operacja jelit, chemioterapia i wymiana stawów - może stwarzać tak wysokie ryzyko infekcji, że „stają się zbyt niebezpieczne”, aby je przeprowadzić.
Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC), każdego roku w Stanach Zjednoczonych bakterie oporne na antybiotyki zakażają około 2 miliony ludzi i są odpowiedzialne za około 23 000 zgonów.
Infekcje wywołane przez drobnoustroje, które uodporniły się na antybiotyki, są bardzo trudne, aw niektórych przypadkach niemożliwe do wyleczenia. Alternatywne metody leczenia zwykle kosztują więcej i mają gorsze skutki uboczne.
Osoby z tymi infekcjami często muszą pozostać w szpitalu dłużej i potrzebują więcej wizyt lekarza.
„Uchwyt” do mocowania małych białek
Chemia nowej metody pochodzi z wcześniejszego odkrycia, że aminokwas selenocysteina może działać jako „uchwyt” do przyłączania leków małocząsteczkowych, takich jak wankomycyna, do małych białek zwanych peptydami przeciwdrobnoustrojowymi, które stanowią część układu odpornościowego większości organizmy.
Kiedy użyli tej metody do przyłączenia peptydów do wankomycyny, naukowcy odkryli, że konsekwentnie przyczepiali się do tego samego miejsca na antybiotyku, wytwarzając cząsteczki, które były chemicznie identyczne.
Istniejące podejścia do wytwarzania takich cząsteczek nie byłyby w stanie osiągnąć takiej czystości i wymagałyby więcej niż tuzina kroków, aby przygotować wankomycynę do przyłączenia do peptydów - zauważają naukowcy.
Przetestowali kilka „koniugatów” wankomycyny w połączeniu z różnymi różnymi peptydami przeciwdrobnoustrojowymi, w tym jednym zwanym dermaseptyną.
Testy wykazały, że połączenie wankomycyny z dermaseptyną sprawiło, że antybiotyk był pięciokrotnie silniejszy przeciwko zakaźnej bakterii Enterococcus faecalis.
E. faecalis jest odmianą Enterococcus, rodzaj bakterii, który stał się ważną przyczyną infekcji w placówkach opieki zdrowotnej. Infekcje dróg moczowych są najczęstszymi rodzajami infekcji wywoływanych przez te bakterie, a „szybki wzrost” ich oporności na wankomycynę był szczególnym zmartwieniem dla lekarzy.
„Cenna technika dla społeczności”
Ponadto zespół odkrył, że wankomycyna w połączeniu z innym peptydem przeciwdrobnoustrojowym o nazwie RP-1 została zabita Acinetobacter baumannii, na które sama wankomycyna nie działa. A. baumannii jest również wysoce odporny na leki i częstą przyczyną zakażeń związanych z opieką zdrowotną.
Testy z około 30 innymi cząsteczkami, w tym resweratrolem i serotoniną, sugerują, że podejście to może łatwo łączyć peptydy z praktycznie każdą cząsteczką organiczną, która ma „właściwy rodzaj pierścienia bogatego w elektrony” - zauważają naukowcy.
Wskazują jednak, że nie przetestowali bezpieczeństwa zmodyfikowanych leków.
Sugerują, że ich metoda może mieć również zastosowanie do innych rodzajów narkotyków; na przykład, aby dołączyć przeciwciała do leków przeciwnowotworowych, tak aby docierały do określonych celów bez uszkadzania zdrowej tkanki.
Autorzy podsumowują:
„Biorąc pod uwagę te wyniki, wierzymy, że nasza chemia będzie cenną techniką biokoniugacji dla społeczności i może doprowadzić do wytworzenia terapeutycznych cząsteczek koniugatów”.
