Formskiftende middel er rettet mod skadelige bakterier i maven

En ny formskiftende polymer kan målrette og dræbe Helicobacter pylori-bakterier i maven uden at dræbe nyttige bakterier i tarmen. En sådan behandling kan forbedre fordøjelsessundheden hos milliarder af mennesker verden over, som får H. pylori-infektioner.

Det antimikrobielle middel omdannes til en bakteriel hulmaskine i mavens sure miljø og vender tilbage til en amorf, inaktiv struktur, når den når det højere pH-miljø i tyndtarmen.

Forskere ved University of Illinois og samarbejdspartnere i Kina og ved Vanderbilt University offentliggjorde deres resultater i Proceedings of the National Academy of Sciences . Studielederne var professorer i Illinois Jianjun Cheng, en Hans Thurnauer professor i materialevidenskab og teknik, og Lin-Feng Chen, professor i biokemi.

H. pylori inficerer slimhinden i maven og er en førende årsag til mavesår, gastritis og mavekræft.

"halvtreds procent af verdens befolkning vil have H. pylori-infektioner i deres levetid, " sagde Cheng. "Det er et enormt marked, der har brug for forbedrede løsninger, især i udviklingslande. Vores konformationsskiftbare polypeptid er den eneste terapi, der hidtil er rapporteret, der kan dræbe denne bakterie ved et specifikt pH-område."

Standardbehandlingen for H. pylori-infektioner kræver en cocktail af flere antibiotika og et middel til at reducere surhedsgraden i maven, så antibiotikaen kan virke. Dette har den uheldige bivirkning at dræbe 65 til 80 procent af andre bakterier i fordøjelseskanalen, Cheng sagde - bakterier er afgørende for at opretholde fordøjelsessundhed, næringsstofoptagelse og immunsystemet.

Chengs gruppe udviklede tidligere korte proteinkæder, der snoer sig til en spiralformet spiral, giver dem en stiv, stavlignende struktur, der kan slå huller gennem bakteriemembraner - en metode til at dræbe, som bakterier har ringe evne til at udvikle resistens over for. Med et par enkle ændringer af sidekæderne, der forgrener sig fra polymerrygraden, forskerne var i stand til at skabe en formskiftende version af hulstansemidlet.

Når i pH-området i de fleste kropsvæv, proteinerne er formløse og slappe, ude af stand til at komme gennem cellemembraner. Men ved sur pH maven, de krøller sig ind i spiralstangsstrukturerne, tillader målrettet drab af H. pylori.

"Dette er en meget enkel løsning på denne sygdom, " sagde Cheng. "Disse materialer bliver terapeutisk effektive i maven, men når de først flytter til tyndtarmen – hvor man har mange gode bakterier – er pH-værdien neutral eller let basisk, og materialerne mister hurtigt deres stive strukturer. Så udskilles de fra kroppen."

Forskerne testede stoffet på mus med H. pylori-infektioner fra flere forskellige cellelinjer, og fandt ud af, at stoffet var effektivt mod H. pylori og samtidig bevarede populationer af sunde tarmbakterier. Da musemaven har en lidt højere pH end den menneskelige mave, forskerne mener, at det vil være endnu mere effektivt i den større surhed i den menneskelige mave, sagde Chen.

Forskerne udfører test i store dyremodeller som det næste skridt mod menneskelige studier. De har opnået patent og arbejder på at kommercialisere agenten også.

"Traditionel behandling involverer komplicerede lægemiddeldesign og kombinationer. Dette lægemiddel er meget nemt at fremstille og opskalere. Det er bare en polymer – en polypeptidkæde med aminosyrebyggesten – og det er biologisk nedbrydeligt, " sagde Cheng.