Sari la conținut
Clinica Stomatologica » Antibiotic sintetic împotriva agenților patogeni rezistenți la medicamente, identificat de cercetători

Antibiotic sintetic împotriva agenților patogeni rezistenți la medicamente, identificat de cercetători

Un nou antibiotic sintetizat la universitatea Rockefeller, New York, din compuși genetici bacterieni pare să aibă capacitatea de a neutraliza bacteriile rezistente la medicamente.

Compusul, numit cilagicină, a funcționat bine în studiile preclinice și folosește un mecanism nou pentru a ataca bacterii precum MRSA (stafilococul auriu), C. diff (clostridium difficile) și alți câțiva agenți patogeni mortali.

Rezultatele, publicate în Science, sugerează că o nouă generație de antibiotice ar putea fi obținută cu ajutorul algoritmilor inteligenți.

„Aceasta nu este doar o moleculă nouă, ci validarea unei abordări inedite pentru descoperirea medicamentelor, Acest studiu este un exemplu care reunește biologia computațională, secvențiere genetică și chimia sintetică, pentru a debloca secretele evoluției bacteriene“, a declarat Sean F. Brady de la Rockefeller.

Bacteriile au miliarde de ani de evoluție și au dezvoltat în acest timp moduri unice de a se ucide unele pe altele.

Multe dintre cele mai puternice antibiotice sunt derivate din bacterii. Cu excepția penicilinei și a câtorva obținute din ciuperci, majoritatea antibioticelor folosesc bacterii pentru a lupta împotriva bacteriilor.

„Milenii de evoluție au oferit bacteriilor modalități unice de a se dezvolta și a fi capabile să ucidă alte bacterii fără ca dușmanii lor să dezvolte rezistență“, a explicat Brady, șeful laboratorului de molecule mici codificate genetic. În trecut, oamenii de știință au crescut în laborator streptomicete sau bacili cu care au tratat bolile umane.

Odată ce bacteriile au devenit rezistente la antibiotice, există o nevoie urgentă de noi compuși activi, spun specialiștii.

Bacteriile care pot fi exploatate sunt rare, dar conform experților, genomul bacteriilor rezistente, care sunt în prezent dificil sau aproape imposibil de studiat în laborator, pot conține generațiile viitoare de antibiotice.

„Multe antibiotice provin din bacterii, dar majoritatea bacteriilor nu pot fi cultivate în laborator și astfel că, probabil, ratăm cele mai multe antibiotice“, a menționat Brady.

O metodă alternativă, promovată de laboratorul lui Brady în ultimii cincisprezece ani, implică identificarea unor gene antibacteriene în sol și creșterea lor în bacterii care pot fi studiate în laborator.

Această strategie are însă limitările sale, întrucât majoritatea antibioticelor sunt derivate din secvențe genetice ale bacteriilor aflate în, ceea ce oamenii de știință numesc, clustere de gene biosintetice.

Aceste clustere (aglomerări de gene), funcționează ca o unitate de cod colectiv pentru o serie de proteine, și sunt adesea inaccesibile cu actuala tehnologie.

„Bacteriile sunt complicate și doar pentru că putem secvenția o genă nu înseamnă că știm cum aceasta activează bacteriile pentru a produce proteine. Există mii și mii de clustere de gene necaracterizate și noi știm cum să activăm doar o parte din ele“, a explicat Brady.

În aceste condiții, cercetătorii au apelat la algoritmi inteligenți. Separând instrucțiunile genetice dintr-o secvență ADN, algoritmii moderni pot anticipa structura antibioticului, respectiv compușii pe care i-ar produce o bacterie în baza acestor secvențe genetice.

Specialiștii în chimie organică pot folosi aceste date pentru a sintetiza în laborator compusul anticipat, dar nu întotdeauna se va dovedi o potrivire perfectă.

„Molecula pe care o identificăm este probabil, dar nu neapărat, ceea ce aceste gene ar produce în mod natural. Dar nu suntem îngrijorați dacă nu este tocmai așa, avem nevoie doar ca molecula sintetică să fie suficient de asemănătoare, astfel încât să acționeze în mod similar cu compusul care a evoluat natural“, a explicat Brady.

Cercetătorii au analizat o imensă bază de date de secvențe genetice pentru a identifica gene bacteriene promițătoare, care nu au fost examinate până acum, și care ar avea capacitatea de a anihila alte bacterii.

Un cluster de gene „cil“, care nu a mai fost explorat în acest context, s-a remarcat prin similaritatea sa cu alte gene implicate în producerea antibioticelor.

Cercetatorii au dezvoltat un algoritm care să cuprindă secvențele genetice relevante ale acestui cluster de gene, ceea ce a dus la identificarea unor compuși pe care, cel mai probabil, clusterul cil le-ar produce în mod natural.

Unul dintre acești compuși, numit cilagicină, s-a dovedit a fi un antibiotic activ.

Compusul cilagicină a ucis în mod eficient, în experimentele de laborator, bacteriile Gram-pozitive, nu a dăunat celulelor umane și, după optimizarea chimică pentru utilizarea la animale, a tratat cu succes infecțiile bacteriene la șoareci.

Cel mai important, cilagicina a fost eficientă împotriva mai multor bacterii rezistente la medicamente și, chiar și atunci când a fost folosită împotriva bacteriilor cultivate special să reziste la cilagicină, noul compus sintetic a ieșit învingător.

Experții au stabilit că cilagicina funcționează legând două molecule, C55-P și C55-PP, care ajută la menținerea pereților celulelor bacteriene.

Antibioticele existente, cum ar fi bacitracina, leagă doar una dintre cele două molecule, dar niciodată ambele, și astfel bacteriile pot rezista adesea unor astfel de medicamente, cârpind peretele celular cu molecula rămasă.

Cercetătorii cred că abilitatea cilagicinei de a dezactiva ambele molecule ar putea reprezenta o problemă de nerezolvat pentru bacterii, împiedicând astfel rezistența acestora la antibiotic.

Va mai dura însă până când cilagicina va ajunge în faza studiior clinice. În continuare, cercetătorii își propun să optimizeze compusul și să-l testeze în modele animale împotriva diverșilor agenți patogeni, pentru a determina ce boli ar putea fi tratate cel mai eficient.

Dincolo de implicațiile clinice ale cilagicinei, recentul studiu a demonstrat o metodă pe care cercetătorii ar putea-o folosi pentru a descoperi și dezvolta noi antibiotice.

„Această lucrare este un prim exemplu a ceea ce am putea găsi într-un grup de gene. Credem că folosind această strategie vom putem avea acces la un număr mai mare de compuși naturali, și vom putea identifica astfel noi candidați la medicamente“, a mai precizat cercetătorul.

Articolul Antibiotic sintetic împotriva agenților patogeni rezistenți la medicamente, identificat de cercetători apare prima dată în 360medical.ro.