Gennemgang af planternes rolle i antibakteriel aktivitet rydder nye veje til opdagelse af lægemidler

Forskere har samlet den første omfattende gennemgang af plante naturlige produkter, der spiller en rolle i antibakteriel aktivitet, at tjene som vejledning i søgen efter nye lægemidler til bekæmpelse af antibiotikaresistente patogener.

Kemiske anmeldelser udgav arbejdet af forskere ved Emory University, som omfatter 459 plante naturlige produkter, der opfyldte strenge kriterier for påvisning af antibakteriel aktivitet. Anmeldelsen er også deponeret på Shared Platform for Antibiotic Research and Knowledge (SPARK), sponsoreret af Pew Charitable Trusts.

"Vi håber, at kemikere og farmakologiske forskere vil bruge vores anmeldelse som en vejledning til at grave dybere ned i det lovende potentiale for mange planteforbindelser, "siger Cassandra Quave, seniorforfatter af anmeldelsen og lektor i Emory's Center for Study of Human Health og Emory School of Medicine's Department of Dermatology. Quave er også medlem af Emory Antibiotic Resistance Center.

I USA, mindst 2,8 millioner mennesker får hvert år antibiotikaresistente infektioner og mere end 35, 000 mennesker dør af dem, ifølge Centers for Disease Control and Prevention.

"Hvis der nogensinde var tid til at dyrke vores viden og udnytte planternes kemiske kraft, dette er det, "Siger Quave." Vi ser en stigning i antimikrobiel resistens over hele kloden. Og, på samme tid, vi mister også enorme mængder af plantebiodiversitet. "

To ud af fem anlæg skønnes i øjeblikket at være truet af udryddelse, ifølge tilstanden om verdens planter og svamperapport, udgivet i 2020 af Royal Botanic Gardens, Kew.

Quave er førende inden for medicinsk etnobotanik, studere hvordan oprindelige mennesker inkorporerer planter i helbredelsespraksis for at afdække lovende kandidater til nye lægemidler. Quave -laboratoriet har identificeret forbindelser fra planter som det brasilianske pebertræ, den amerikanske beautyberry og den europæiske kastanje, der hæmmer farlige antibiotikaresistente bakterier.

Hendes laboratorium fundet, for eksempel, at triterpenoidsyrer fra det brasilianske pebertræ "afvæbner" methicillinresistent Staphylococcus aureus, kendt som MRSA, ved at blokere dets evne til at producere toksiner.

Det første antibiotikum, penicillin, stammer fra mikrober i skimmelsvamp, der dræber bakterier. Siden da, forskere har fundet andre mikroorganismer, der lever i jord, der er lette at dyrke i laboratorieindstillinger og kan dræbe patogener, der er resistente over for nogle lægemidler. Bakteriens evne til at fortsætte med at udvikle resistens, imidlertid, overgår evnen til at generere effektive lægemidler fra disse kilder.

"En hindring for at plante naturlige produkter, der kommer ind i den nye lægemiddelrørledning, er kompleksiteten af ​​opdagelsesprocessen, "Quave siger." Du skal identificere en lovende anlægskandidat, drille gennem de hundredvis af kemikalier, der er indeholdt i en bestemt plante for at identificere den aktive forbindelse, og isoler derefter nok af denne forbindelse til at lave eksperimenter på den. Det er ikke nær så let som at sekvensere en jordmikro og vokse op med et stort kar for at udføre eksperimenter. "

At udnytte kendskabet til traditionelle mennesker, der har brugt planter i århundreder til at behandle infektioner, giver værdifulde spor til, hvor man kan fokusere på forskning, tilføjer hun.

"I de seneste årtier har interessen er vokset til at undersøge planter som potentielle lægemiddelkandidater, "Quave siger." Teknologier er blevet forbedret for lettere at få adgang til og studere bioaktive molekyler i planter. Og der udgives flere artikler, der følger standardiserede procedurer til vurdering af antimikrobielle aktiviteter blandt planteforbindelser. "

Til den aktuelle anmeldelse, Quave-laboratoriet kiggede på næsten 200 papirer, der blev offentliggjort mellem 2012 og 2019, og som opfyldte strenge standardiseringskriterier for godkendelse af planteafledte forbindelser, der signifikant hæmmede antibakteriel aktivitet. Medforfatterne spænder over studenter, der foretog de indledende litteraturanmeldelser for kandidatstuderende og forskere med speciale i biologi, kemi, farmakologi og/eller botanik.

De 459 forbindelser, der er inkluderet i anmeldelsen, omfatter en række forskellige arter - herunder dem fra almindeligt kendte plantefamilier, såsom citrus, tusindfryd, bønner og mynte. Forbindelserne falder i tre hovedklasser af kemikalier:Omkring halvdelen er phenolderivater, omkring 25 procent er terpenoider, næsten 6 procent er alkaloider, og resten er klassificeret som andre metabolitter.

Anmeldelsesforfatterne valgte 183 af forbindelserne og gav yderligere diskussion af deres antibakterielle aktivitet, biosyntese, kemisk struktur, virkningsmekanisme og deres potentiale som antibiotika.

"Disse er alle forbindelser, som de forekommer i naturen, ikke syntetiseret eller afledt af kemikere, "Quave forklarer." Vi ønskede at give et systematisk overblik, der bringer lovende lægemiddelkandidater i spidsen, åbner nyt kemisk rum til opdagelse. Vores gennemgang kan tjene som udgangspunkt for kemikere at overveje, om de muligvis kan optimere nogen af ​​disse forbindelser til at blive stilladser til antibiotikabehandlinger. "