MADISON – A természet egyik erős antimikrobiális védekezőképességének utánzásával a tudósok új módot találhattak a kórokozó baktériumok elleni háborúra.
A brit Nature tudományos folyóiratban ezen a héten (április 6-án) a Wisconsin-Madison Egyetem tudóscsoportja egy olyan új típusú molekula tervezéséről, szintéziséről és értékeléséről számol be, amely antimikrobiális hatások széles spektrumát mutatja. aktivitást, beleértve két olyan baktériumfajt is, amelyek rezisztensek a szokásos antibiotikumokkal szemben.
A munka azért fontos, mert bemutatja egy új antibiotikum-osztály kifejlesztésének megvalósíthatóságát, amely potenciálisan leküzdheti a betegséget okozó baktériumok növekvő rezisztenciáját a jelenlegi gyógyszerekkel szemben, Samuel H., az UW-Madison kémia professzora szerint. Gellman, az új tanulmány szerzője. Ezenkívül a munka feltárja a természet útmutatásként való felhasználásának lehetőségét olyan orvosi szempontból fontos szintetikus molekulák felépítéséhez, amelyek felülmúlhatják a természetben előforduló társaikat.
"Majdnem minden klinikai környezetben használt antimikrobiális szer a természetben előforduló molekula, vagy közeli rokonságban áll a természetben található molekulákkal" - mondta Gellman. "Ezzel szemben az új antimikrobiális szereink nagyon különböznek a természetben található összes molekulától. A kutatás eredménye az, hogy egy radikálisan új úton járhatunk, amely klinikailag hasznos molekulák, például antibiotikumok racionális, szándékos tervezéséhez vezethet."
Az új antibakteriális szerek tervezése a természetben előforduló peptidek utánzását jelentette, amelyek megakadályozzák a mikrobiális inváziót.
A peptidek alfa-aminosavakból állnak, amelyek egyben a fehérjemolekulák építőkövei is, és minden élethez nélkülözhetetlenek. A természetben a peptidek szelektíven mérgezőek lehetnek a behatoló mikroorganizmusokra, és az antimikrobiális védekezés első vonalát alkotják a növényektől az emberekig mindenben. A természetes antibiotikum peptidek azonban gyorsan lebomlanak az élő szövetekben, és a fertőző baktériumokon kívül erősen mérgezőek lehetnek az emberi sejtekre is.
A wisconsini csapat nem természetes, szintetikus építőelemeket használt az új antibiotikum szerek megalkotásához. Gellman szerint lehetséges, hogy ezek a béta-peptidekként ismert szintetikus molekulák "lényegében jobbak lesznek, mint a természetben található peptidek", mivel stabilabbak és terápiás dózisokban kevésbé toxikusak az emberi sejtekre.
"Úgy gondoljuk, hogy molekuláink a természetben előforduló peptidek antimikrobiális mechanizmusát utánozzák" - magyarázta Gellman. "Korábban soha nem lehetett utánozni ezt az antibiotikus mechanizmust ilyen alapvetően természetellenes molekulákkal."
Rengeteg okunk van azt gondolni, hogy a technológia messzire mehet, mondta Gellman egy interjúban. „Az antibakteriális aktivitás tekintetében már elértük a mércét. Mivel molekuláink természetellenesek, nem szabad gyorsan lebomlaniuk, és jól körülhatárolható, kiszámítható formájuk van", amelyek testreszabhatók a specifikus patogén baktériumokkal való szembenézéshez.
A Gellman laboratóriumában épített új molekula már a laboratóriumban hatékonynak bizonyult számos fertőző baktérium ellen, köztük két olyan faj (Enterococcus faecium és Staphylococcus aureus) törzsei ellen, amelyektől az orvosok rettegnek a hagyományos baktériumokkal szembeni ellenállásuk miatt. antibiotikumok.
Bár a tudósok még nem tudják pontosan, hogy a természetes antimikrobiális peptidek hogyan pusztítják el a baktériumokat, úgy vélik, hogy ezek a természetes peptidek áthatolnak a mikroba külső felületén, és meggyengítik annak belső működését.
"Úgy tűnik, ezek a dolgok képesek megzavarni a baktérium membránját. Amikor ez megtörténik, minden pokol elszabadul a baktériumtól" - mondta Gellman.
A bakteriális fertőzés meghiúsításának ez a mechanizmusa eltér a hagyományos antibiotikumok, például a penicillinek által alkalmazottaktól, ami arra utal, hogy nagyon hosszú időbe telhet, amíg a baktériumok védekező rendszert fejlesztenek ki ellene.
"Nem hisszük, hogy új molekuláinkat nagyon gyorsan veszélyezteti a rezisztencia. Ezeknek a béta-peptideknek a természetben nincs precedense, ellentétben a hagyományos antibiotikumokkal. Kémiailag teljesen eltérnek attól, amit a baktériumok általában látnak, – mondta Gellman.
Bernard Weisblum, az UW-Madison farmakológiai professzora és a Nature tanulmány társszerzője szerint az a szép ezekben az új molekulákban, hogy nagyon alacsony toxicitásúak, ha emberi sejtekkel érintkeznek. "Úgy tűnik, elég jól együtt élnek a vörösvértestekkel."
A technológia fejlesztéséhez most Weisblum szerint jobban meg kell érteni, hogyan hatnak ezek a szintetikus béta-peptidek az élő szervezetek biológiájára.
Gellman és Weisblum mellett a Nature újság szerzői közé tartozik Emilie A. Porter, Xifang Wang és Hee-Seung Lee, mind az UW-Madisonból. A kutatást kezdetben a National Science Foundation, újabban pedig a National Institutes of He alth finanszírozta.
Gellman csoportja szabadalmat kért a szintetikus peptidekre a Wisconsin Alumni Research Foundation vagy a WARF, egy non-profit magánszervezeten keresztül, amely az UW-Madison oktatói és munkatársai nevében szellemi tulajdont kezel.
