En trojansk hest tilgang kan føre til behandlinger for nogle antibiotika-resistente bakterier

En dødbringende, antibiotika-resistente bakterier kan steriliseres ved at kapre dens hæm-optagelsessystem, som er afgørende for dens overlevelse. Den nye strategi, udviklet af Nagoya University forskere og kolleger i Japan, blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Kemisk Biologi .

Pseudomonas aeruginosa er en farlig bakterie, der forårsager infektioner på hospitaler og hos mennesker med svækket immunforsvar. Det kan forårsage blodinfektioner og lungebetændelse, mens alvorlige infektioner kan være dødelige. Meget resistent over for antibiotikabehandling, P. aeruginosa er et af de mest kritiske patogener, der har akut behov for alternative behandlingsstrategier, ifølge Verdenssundhedsorganisationen.

Denne bakterie er en af ​​mange, der har udviklet et system, der giver dem mulighed for at erhverve svært tilgængeligt jern fra den menneskelige krop. Jern er afgørende for bakteriel vækst og overlevelse, men hos mennesker, det meste af det holdes i hæmoglobins 'hæm'-kompleks. For at få fat i det, P. aeruginosa og andre bakterier udskiller et protein, kaldet HasA, som sætter sig fast på hæm i blodet. Dette kompleks genkendes af en membranreceptor på bakterien kaldet HasR, tillader hæm indtrængen i bakteriecellen, mens HasA genbruges for at opsamle mere hæm.

Den bioinorganiske kemiker Osami Shoji fra Nagoya University og samarbejdspartnere har fundet en måde at kapre dette 'hæmopsamlingssystem' til lægemiddellevering. De udviklede et pulver dannet af HasA og pigmentet galliumphthalocyanin (GaPc), hvilken, når det anvendes på en kultur af P. aeruginosa , blev indtaget af bakterierne.

"Når pigmentet udsættes for nær-infrarødt lys, skadelige reaktive oxygenarter dannes inde i bakteriecellerne, " forklarer Shoji. Da den blev testet, over 99,99 procent af bakterierne blev dræbt efter behandling med en mikromolær HasA med GaPc og ti minutters bestråling.

Strategien virkede også på andre bakterier med HasR-receptoren på deres membraner, men ikke på dem uden.

Hæmopsamlingssystemet er så vigtigt for disse bakteriers overlevelse, at det ikke forventes at ændre sig, hvilket gør det usandsynligt, at bakterierne vil udvikle resistens over for denne lægemiddelstrategi, mener forskerne.

"Vores resultater understøtter brugen af ​​kunstige hæmproteiner som en trojansk hest til selektivt at levere antimikrobielle stoffer til målbakterier, muliggør deres specifikke og effektive sterilisering, uanset antibiotikaresistens, " rapporterer holdet i deres undersøgelse.

Forskerne sigter derefter mod at teste deres strategi til behandling af infektioner, og arbejder på at ændre deres tilgang til sterilisering af andre patogener, der har et lignende hæmopsamlingssystem.

Artiklen, "Kapning af Heme Acquisition System af Pseudomonas aeruginosa til levering af phthalocyanin som et antimikrobielt middel, " er blevet offentliggjort i ACS Kemisk Biologi .