Omprogrammering af bakterier i stedet for at dræbe dem kunne være svaret på antibiotikaresistens

At ændre en persons genetiske programmering er nemmere, end du måske tror. Mens teknikker til at ændre DNA på molekylært niveau bliver mere udbredt, Det er også muligt at slå gener til eller fra uden permanent at ændre det underliggende genetiske materiale. Det betyder, at vi kan påvirke de genetiske instruktioner, der sendes til en organismes krop ved at ændre dens miljø eller med medicin.

Dette felt af "epigenetik" hjælper allerede læger med at forstå, hvordan visse sygdomme virker, hvorfor træning kan være så gavnligt, og hvordan vi måske kan ændre ældningsprocessen. Men mine kolleger og jeg forsøger at undersøge epigenetiks rolle i bakterier.

Vi har for nylig undersøgt en mulig måde at påvirke bakteriel epigenetik, der måske kan stoppe infektioner uden at bruge antibiotika. Og i betragtning af at mange bakterier bliver resistente over for eksisterende antibiotika, som kunne åbne op for en vigtig ny måde at behandle sygdom på.

Vores undersøgelse så på bakterien Acinetobacter baumannii, som er en væsentlig årsag til de infektioner, folk kan få på hospitaler, og som dræber op til 70 % af de mennesker, der er smittet med det. Antibiotika virker ikke længere på nogle stammer af A. baumannii - og Verdenssundhedsorganisationen rangerede det for nylig som den største bakterielle trussel mod menneskers sundhed.

Vi har allerede nogle såkaldte antivirulens-lægemidler, som ikke dræber bakterier, men gør dem uskadelige, så kroppens immunsystem kan rense dem uden at efterlade nogen for at blive resistente over for stoffet. At finde på en måde at påvirke bakteriers epigenetik, der gør insekterne uskadelige, kan hjælpe os med at skabe nye antivirulens-lægemidler, der ville yde et enormt bidrag til medicin.

For at starte denne proces henvendte vi os først til menneskelig epigenetik. Den mest almindelige måde at påvirke vores epigenetik på er at tilføje et lille molekylært mærke til vores genetiske materiale, der tænder eller slukker for et beslægtet gen. I særdeleshed, vi kan tilføje et mærke kendt som en acetylgruppe til et vigtigt protein kaldet histon.

Histon organiserer vores 2 m lange DNA-molekyler, så de kan passe pænt inde i vores 100 mikrometer lange celler. Tilføjelse af acetylmærket er en naturlig mekanisme, der bruges af celler til at ændre den måde, histon interagerer med DNA. Tilføjelse af acetylmærkerne aktiverer normalt visse gener, hvilket betyder, at de ændrer den måde, cellen opfører sig på. Fejl i denne histonmodifikationsproces er forbundet med cancer, hjerte-kar-sygdomme og mange neurodegenerative lidelser.

Bakterieceller har deres egen version af histon kendt som HU, som organiserer deres DNA og er med til at få alle dets funktioner til at fungere. Bakterier, der omtales som "Gram-positive", såsom dem i vores fordøjelsessystem, der hjælper os med at nedbryde mad, kan ikke overleve uden at arbejde HU. Og "Gram-negative bakterier", som typisk er dem, der gør os syge, såsom Salmonella enterica, blive meget mindre skadelig uden HU.

Nye stoffer

I vores undersøgelse, vi fandt ud af, at tilføjelse af et acetylmærke til HU signifikant påvirkede den måde, det interagerede med DNA'et. Det betyder, at det er højst sandsynligt, at en sådan modifikation gør epigenetiske ændringer, påvirker hvordan bakterierne vokser og inficerer andre organismer. Så hvis vi kan skabe lægemidler, der gør disse ændringer til bakterielle proteiner på denne måde, vi kunne have en ny måde at stoppe infektioner på.

Dette er en virkelig vigtig udfordring i medicin lige nu, fordi bakterier, der er resistente over for antibiotika, dræber 700, 000 mennesker om året på verdensplan. Hvis vi ikke finder nye behandlinger, det årlige dødstal kan stige til 10 millioner i 2025.

Når vi har verificeret sammenhængen mellem specifikke epigenetiske ændringer og bakteriel infektion, vi kan begynde at lede efter stoffer, der ændrer bakteriers epigenetik på denne måde for at gøre den mindre skadelig. Der er allerede flere molekyler rettet mod human epigenetik på lignende måde under præklinisk udvikling eller i kliniske forsøg. Så et lægemiddel, der "slukker" bakteriers evne til at forårsage infektioner, er måske ikke for langt væk.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.