Forskere finder et potentielt potentielt våben til at overvinde antibiotikaresistens

Staphylococcus aureus bakterier er en væsentlig årsag til alvorlige infektioner, der ofte vedvarer på trods af antibiotikabehandling, men forskere ved UNC School of Medicine har nu opdaget en måde at gøre disse bakterier meget mere modtagelige for nogle almindelige antibiotika.

Forskerne, i en undersøgelse offentliggjort i Cellekemisk biologi , fandt ud af, at tilføjelse af molekyler kaldet rhamnolipider kan lave aminoglycosidantibiotika, såsom tobramycin, flere hundrede gange mere potent mod S. aureus - herunder de stammer, der ellers er meget svære at dræbe. Rhamnolipiderne løsner effektivt de ydre membraner af S. aureus celler, så aminoglycosidmolekyler lettere kan komme ind i dem.

"Der er et stort behov for nye måder at dræbe bakterier, der tolererer eller modstår standard antibiotika, og til det formål fandt vi ud af, at ændring af membranpermeabilitet for at inducere aminoglycosidoptagelse er en yderst effektiv strategi mod S. aureus , "sagde studiens seniorforfatter Brian Conlon, Ph.d., en adjunkt i afdelingen for mikrobiologi og immunologi ved UNC School of Medicine.

De amerikanske centre for sygdomsbekæmpelse har anslået, at der i 2017 var mere end 119, 000 tilfælde af alvorlige Staph -infektioner i blodbanen i USA, heraf mere end 20, 000 var dødelige.

Standardbehandlinger for mange stammer af S. aureus dræb ikke bakterierne, enten fordi bakterierne genetisk har erhvervet specifik antibiotikaresistens, eller fordi de vokser i kroppen på en måde, der gør dem iboende mindre sårbare. For eksempel, S. aureus kan tilpasse sit stofskifte til at overleve i iltfattige zoner i bylder eller i slimfyldte lunger hos mennesker med cystisk fibrose. I disse miljøer, den bakterielle ydervæg eller membran bliver relativt uigennemtrængelig for aminoglycosider, såsom tobramycin.

Conlon og kolleger, herunder første forfatter Lauren Radlinski, en ph.d. kandidat i Conlon -laboratoriet, fundet i en undersøgelse fra 2017, at rhamnolipider i høj grad forbedrer tobramycins styrke mod standard teststammer af S. aureus . Rhamnolipider er små molekyler produceret af en anden bakterieart, Pseudomonas aeruginosa, og menes at være et af P. aeruginosas naturlige våben mod andre bakterier i naturen. Ved høje doser danner de huller i rivaliserende bakteriers cellemembraner. UNC -forskerne fandt ud af, at rhamnolipider i høj grad øger optagelsen af ​​tobramycinmolekyler, selv ved lave doser, hvor de ikke har nogen uafhængig antibakteriel virkning.

I den nye undersøgelse, Conlon, Radlinski og kolleger testede rhamnolipid-tobramycin-kombinationer mod S. aureus befolkninger, der er særligt svære at dræbe i almindelig klinisk praksis. Forskerne fandt ud af, at rhamnolipider øger tobramycins styrke mod:

• S. aureus vokser i nicher med lav ilt;
• MRSA (methicillinresistent S. aureus ), som er en farefamilie S. aureus varianter med genetisk erhvervet behandlingsresistens;
• tobramycinresistent S. aureus stammer isoleret fra patienter med cystisk fibrose;
• og "persister" former for S. aureus der normalt har reduceret modtagelighed for antibiotika, fordi de vokser så langsomt.

Radlinski sagde, "Tobramycindoser, der normalt ville have ringe eller ingen effekt på disse S. aureus befolkninger dræbte dem hurtigt, når de blev kombineret med rhamnolipider. "

Conlon, Radlinski, og kolleger fastslog, at rhamnolipider selv ved lave doser ændrer S. aureus membran på en måde, der gør det meget mere gennemtrængeligt for aminoglycosider. Hvert antibiotikum i denne familie, som de testede - inklusive tobramycin, gentamicin, amikacin, neomycin, og kanamycin - fik sin styrke forstærket. Forsøgene viste, i øvrigt, at denne styrkefremmende strategi ikke kun er effektiv S. aureus men flere andre bakteriearter, herunder Clostridioides difficile (C-diff), som er en væsentlig årsag til alvorlig, ofte dødelig diarrésygdom blandt ældre og patienter på hospitaler.

Rhamnolipider findes i mange varianter, og forskerne håber nu at kunne afgøre, om der er en optimal variant, der virker kraftigt mod andre bakterier, mens den har ringe eller ingen toksisk virkning på menneskelige celler. Teamet planlægger også at studere andre mikrobe-mod-mikrobe våben for at finde nye måder at forbedre styrken af ​​eksisterende antibiotika.

"Der er et stort antal interaktioner mellem bakterier mellem arter, der kan påvirke, hvor godt vores antibiotika virker, "Radlinski sagde." Vi sigter mod at finde dem med det ultimative mål at forbedre effektiviteten af ​​nuværende terapier og bremse stigningen i antibiotikaresistens. "