Antibiotika opdagelse i afgrunden

Ved at kombinere innovationerne inden for syntetisk biologi med robot-miljøprøvetagning, et hold forskere fra University of Bristol rejser til nogle af de mest 'ekstreme' miljøer på Jorden, inklusive Atlanterhavsdybder på 4,5 km, at finde nye spor, som kan hjælpe i den globale kamp mod antimikrobiel resistens.

Udviklingen af ​​antibiotika anses af mange for at være det største medicinske fremskridt i menneskehedens historie. For nylig, imidlertid, fremkomsten af ​​antimikrobiel resistens (AMR) som en global trussel mod vores sundhed og velvære har sat skarpt fokus på det presserende behov for opdagelse og udvikling af nye antibiotika, der er i stand til at overvinde den forestående trussel fra AMR.

Historisk set, størstedelen af ​​klinisk nyttige antibiotika har været baseret på molekyler isoleret fra naturlige kilder. Selv i dag stammer omkring 70 procent af al den antibiotika, der ordineres, fra såkaldte 'naturprodukter'; kemiske forbindelser, der produceres af mikroorganismer eller planter for at muliggøre deres overlevelse i de miljømæssige nicher, de bebor. Selvom opdagelse af lægemidler til naturlige produkter var en grundpille i den farmaceutiske industri i midten af ​​det 20. århundrede, fremkomsten af ​​strukturbaserede tilgange og kombinatorisk kemi i 1980'erne og 90'erne, førte til, at industrien migrerede væk fra denne tilgang. Nu, omkring 20 år senere, den nye videnskab om syntetisk biologi gør det muligt for forskere hurtigt at opdage og optimere naturlige produkter til brug som antibiotikaledninger, resulterer i en fornyelse inden for dette vigtige forskningsområde.

Finansieret af BrisSynBio, Dr. Paul Race og kolleger ved University of Bristol kombinerer innovationerne inden for syntetisk biologi med robot-miljøprøvetagning for at forsøge at fjerne blokeringen af ​​antibiotika-opdagelsespipelinen. For at finde nye og interessante naturlige produkter er det bedste sted at søge i mikroorganismer, der har været udsat for evolutionære pres, der nødvendiggør erhvervelsen af ​​usædvanlige metaboliske innovationer.

Det dybe hav er et af de mest 'ekstreme' miljøer på Jorden, og mikroorganismer, der lever der, anses for at være fremragende kilder til nye naturlige produkter. Ved at bruge et fjernbetjent køretøj, indsat fra James Cook forskningsfartøjet, holdet har fundet miljøprøver fra tidligere uudforskede områder af Atlanterhavets havbund på dybder> 4,5 km.

Efter prøvegenvinding, bakterierne i disse prøver dyrkes i laboratoriet, og deres kapacitet til at producere nye naturlige produkter med antimikrobiel aktivitet bestemmes. Dette projekt har kun kørt i 18 måneder, men holdet har allerede isoleret> 1000 hidtil ukarakteriserede mikroorganismer, og seks nye naturlige produktbaserede antibiotikaledninger. Dette marine opdagelsesprogram er nu ved at blive udviklet gennem samarbejde med andre forskere i Bristol og andre steder for at inkludere mikroorganismer, der er genvundet fra Antarktis og fra ørkenjord.

I beslægtet arbejde, forskerne bruger molekylær, genetiske og kemiske teknikker til at manipulere de cellulære maskinerier, der er ansvarlige for biosyntesen af ​​antimikrobielle naturlige produkter fra marine bakterier. Med udgangspunkt i tidligere arbejde med at undersøge naturproduktet abyssomicin C, fra bakterien V. maris, som først blev isoleret fra Stillehavets bund, de genererer funktionelt optimerede versioner af dette molekyle, der er bedre egnet til brug som antibiotika hos dyr og mennesker.