Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Kemikere udvikler en ny måde at behandle antibiotika-resistente infektioner på

Kredit:CC0 Public Domain

Med lægemiddelresistente infektioner i stigning og udviklingen af ​​nye antibiotika på tilbagegang, verden kunne bruge en ny strategi i kampen mod stadig mere listige bakterier. Nu, Stanford kemikere rapporterer den 2. november i Journal of the American Chemical Society en mulig løsning:en lille molekylær vedhæftning, der hjælper konventionelle antibiotika med at trænge ind og ødelægge deres mål.

Vedhæftningen, kendt som r8, hjælper med at lede antibiotika gennem en bakteries ydre forsvar og tilskynder dem til at blive hængende, sagde Alexandra Antonoplis, en kandidatstuderende i kemi og co-lead-forfatter med medstuderende i kemi Xiaoyu Zang. At penetration og vedholdenhed hjælper med at dræbe bakterier, såsom methicillin-resistente Staphylococcus aureus, eller MRSA, at lægerne ellers ville kæmpe for at stoppe.

Ja, tilføje r8 til vancomycin, et førstelinjeforsvar mod MRSA, gjorde det nye lægemiddel hundredvis af gange mere effektivt, ifølge eksperimenter udført af Antonoplis, Zang, og deres rådgivere, Lynette Cegelski, en lektor i kemi, og Paul Wender, Francis W. Bergstrom professor i kemi. Samme strategi, mener forskerne, kan gælde ud over MRSA for andre lægemidler og infektioner.

"Du behøver ikke at opfinde et nyt lægemiddel. Du skal bare løse problemerne med eksisterende lægemidler, " sagde Wender, som også er medlem af Stanford Bio-X, Stanford Cancer Institute, og Stanford ChEM-H.

MRSA-problemet

I det lange løb, den nye tilgang kunne være gode nyheder for offentlige sundhedsembedsmænd, der har kæmpet med, hvordan man håndterer antibiotika-resistente infektioner som MRSA. Den infektion, som ofte begynder som en hudinfektion, forårsager mere end halvdelen af ​​hospitalsrelaterede infektioner i Asien og Amerika, og det er den førende dødsårsag blandt antibiotika-resistente infektioner.

"Det er et globalt sundhedsproblem, og vi har brug for nye behandlingsstrategier, på grund af den stigende fremkomst af bakterier, der er resistente over for antibiotika, og det begrænsede antal antibiotika i vores pipeline, " sagde Cegelski, som også er medlem af Stanford Bio-X og Stanford ChEM-H. Ifølge en rapport, antallet af nye FDA-godkendte antibiotika faldt med 90 procent i løbet af de sidste tre årtier. Den nuværende førstelinjebehandling for MRSA har været i brug siden 1958.

Den førstelinjebehandling, antibiotika vancomycin, kan forhindre MRSA i at sprede sig i nogle tilfælde ved at forhindre konstruktionen af ​​nye bakterielle cellevægge, dermed forhindrer bakterierne i at formere sig.

Men vancomycin er stort set ubrugeligt mod to af bakteriernes nøgleforsvar. Først, MRSA har en tendens til at danne biofilm, kolonier af bakterierne indlejret i en beskyttende membran, som lægemidler har svært ved at trænge igennem. Sekund, MRSA-bakterier kan ligge i dvale i længere perioder, i hvilket tidsrum vancomycin ikke virker - hvilket betyder, at læger har brug for et antibiotikum, der kan blive ved, indtil MRSA-bakterier begynder at vågne op.

Antibiotikabelejringstaktik

Løsningen, Stanford-holdet troede, ligger ikke i at designe et antibiotikum fra bunden, men snarere ved at modificere vancomycin med r8 for at hjælpe det med at bryde ind i en biofilm og blive ved længe nok til at angribe celler, når de vågner.

For at teste vancomycin med den vedhæftede r8, døbt V-r8, holdet satte både det og vancomycin mod MRSA i en fritflydende tilstand og i biofilm. Når bakterier svævede frit rundt i en væske, både vancomycin og V-r8 var i stand til at dræbe de fleste bakterier. Men i biofilm, V-r8 var omkring 10 gange mere effektiv, demonstrerer, at det kunne trænge ind i en biofilm og dræbe bakterier indeni. V-r8 klamrede sig også til MRSA-bakterier dobbelt så godt som vancomycin og var langt mere effektiv til at trænge ind i MRSA-celler, tyder på, at den kunne hænge længe nok til at dræbe sovende celler.

Disse eksperimenter, imidlertid, blev alle udført i laboratorieretter. For at se, hvordan V-r8 ville klare sig i en rigtig infektion, holdet behandlede mus inficeret med MRSA med både V-r8 og vancomycin. Den nye version, de fandt, dræbte omkring 97 procent af bakterierne efter fem timer, omkring seks gange mere effektivt end vancomycin uden r8-vedhæftningen.

Resultaterne betyder ikke, at et nyt antibiotikum er på vej direkte til klinikken, selv til test - det er sandsynligvis stadig år væk. Stadig, Wender sagde, de foreslår en ny måde at bygge antibiotika på:ved at modificere eksisterende antibiotika med syntetiske komponenter for at give dem nye evner, såsom evnen til at bryde igennem biofilm.

Holdet agter derefter at teste den medicinmodificerende strategi i andre bakterier i håbet om at finde lignende resultater og en vej frem i håndteringen af ​​antibiotikaresistens.

"Dette var bare den første indsats, " sagde Cegelski.