Antimikrobielt peptid fra køer viser potentiale til behandling af hypervirulente bakterier

University of Central Florida College of Medicine-forsker Renee Fleeman er på en mission for at dræbe lægemiddelresistente bakterier, og hendes seneste undersøgelse har identificeret en terapi, der kan trænge ind i det slim, som sådanne infektioner bruger til at beskytte sig mod antibiotika.

I en undersøgelse offentliggjort i Cell Reports Physical Science Fleeman viste, at et antimikrobielt peptid fra køer har potentiale til at behandle uhelbredelige infektioner fra bakterien Klebsiella pneumoniae.

Bakterierne, der almindeligvis findes i tarmene, er normalt harmløse. Det bliver en sundhedsfare, når det trænger ind i andre dele af kroppen og kan forårsage lungebetændelse, urinvejs- og sårinfektioner. De med størst risiko omfatter seniorer og patienter med andre sundhedsproblemer såsom diabetes, kræft, nyresvigt og leversygdom. Men yngre voksne og mennesker uden yderligere helbredsproblemer kan få urinvejs- og sårinfektioner fra bakterier, der ikke kan behandles med antibiotika, der er tilgængelige i dag.

CDC rapporterer, at antibiotikaresistente bakterier er en voksende global sundhedstrussel. En undersøgelse fra 2019 viste, at næsten 5 millioner mennesker døde på verdensplan det år af lægemiddelresistente infektioner. En stor del af disse dødsfald kan tilskrives K. pneumoniae, fordi den har en dødsrate på 50 % uden antibiotikabehandling.

Disse bakterier er mere modstandsdygtige over for lægemidler, når de lever i en biofilm - mikroorganismer, der klæber sammen og er indlejret i et beskyttende slim. Nylige undersøgelser har vist, at 60-80 % af infektionerne er forbundet med bakteriebiofilm, som øger deres lægemiddelresistens.

"Det er ligesom en pels, som bakterier sætter omkring sig selv," siger Fleeman.

Hendes forskning undersøger måder, hvorpå man kan fjerne den beskyttende pels og blotlægge bakterierne, så den kan blive dræbt af kroppens immunsystem eller antibiotika, der i øjeblikket ikke kan passere gennem biofilmen. Gennem den forskning opdagede Fleeman, hvordan peptider fremstillet af køer hurtigt kan dræbe K. pneumoniae.

Hun fandt ud af, at peptiderne interagerer med sukkerforbindelser, der holder slimet intakt. Hun sammenlignede processen med at skære ind i et kædeforbundet hegn. Når flere kæder er skåret over, beskadiges slimstrukturens integritet, og peptidet kan trænge ind og ødelægge de bakterier, der ikke længere er beskyttet.

"Vores forskning har vist, at polyprolinpeptid kan trænge ind og begynde at bryde slimbarrieren ned på så lidt som en time efter behandlingen," siger Fleeman.

Peptidet har en anden fordel - når det først bryder igennem den beskyttende slimbarriere, viste tests, at det dræbte bakterierne bedre end antibiotika, der blev brugt som en sidste udvej til at behandle uhelbredelige infektioner. Peptider dræber bakterierne ved at slå huller i deres cellemembran, hvilket forårsager død hurtigt sammenlignet med andre antibiotika, der hæmmer vækst inde fra cellen.

Peptidet kunne også bruges som topisk behandling til en lang række anvendelser, især til militæret, til behandling af åbne sår i marken. "Bakterier deler sig hvert 30. minut, så du skal handle hurtigt," siger Fleeman.

Den næste fase af hendes forskning vil søge at forstå biologien bag peptidets effektivitet, og om kombinationer af andre lægemidler vil hjælpe med dets anvendelse.

Fleeman siger, at forskning i resistente infektioner skal fortsætte, fordi de udgør en sådan trussel mod sundheden.

"Det anslås, at i 2050 vil antibiotikaresistente bakterieinfektioner være den største årsag til menneskelig død," siger hun.

"Vores arbejde er fokuseret på at forberede sig til denne post-antibiotika-æra kamp, ​​hvor almindelige antibiotika, som vi tager for givet, ikke længere vil være effektive, hvilket bringer kræftbehandling, organtransplantationer og enhver moderne medicinsk fremgang, der er afhængig af effektive antibiotikabehandlinger i fare."

Flere oplysninger: Laura De los Santos et al., Polyproline peptid er rettet mod Klebsiella pneumoniae polysaccharider for at kollapse biofilm, Cell Reports Physical Science (2024). DOI:10.1016/j.xcrp.2024.101869

Journaloplysninger: Cell Rapporter Fysisk Videnskab

Leveret af University of Central Florida