Kampen mod antibiotika-resistente bakterier har et glødende nyt våben

I det evige våbenkapløb mellem bakterier og menneskeskabte antibiotika, der er et nyt værktøj til at give human medicin kanten, dels ved at afsløre bakterielle svagheder og potentielt ved at føre til mere målrettede eller nye behandlinger af bakterielle infektioner.

Et forskerhold ledet af forskere ved University of Texas i Austin har udviklet kemiske sonder til at hjælpe med at identificere et enzym, produceret af nogle typer E. coli og pneumokokbakterier, kendt for at nedbryde flere almindelige typer antibiotika, gør disse bakterier farligt resistente over for behandling.

"Som svar på antibiotikabehandling, bakterier har udviklet forskellige mekanismer til at modstå den behandling, og en af ​​dem er at lave enzymer, der dybest set tygger antibiotika op, før de kan udføre deres arbejde, " sagde Emily Que, adjunkt i kemi og en af ​​de førende forskere på holdet. "Den type værktøj, vi udviklede, giver os kritisk information, der kan holde os et skridt foran dødelige bakterier."

I et papir offentliggjort online i går i Journal of the American Chemical Society , forskerne fokuserede på truslen fra det bakterielle enzym kaldet New Delhi metallo-beta-lactamase (NDM). De satte sig for at skabe et molekyle, der lyser, når det kommer i kontakt med NDM-enzymet. Når disse kemiske sonder tilsættes et reagensglas, de binder sig til enzymet og gløder. Et sådant værktøj kunne bruges til at advare læger om, hvilken slags bakteriel trussel, der påvirker deres patienter, og fortælle dem, hvilke antibiotika de skal bruge.

NDM nedbryder antibiotika i penicillinet, cephalosporin og carbapenem klasser, som er nogle af de sikreste og mest effektive behandlinger mod bakterielle infektioner. Der findes andre klasser af antibiotika, men de kan have flere bivirkninger, har flere lægemiddelinteraktioner og kan være mindre tilgængelige i nogle dele af verden.

Ud over at indikere tilstedeværelsen af ​​NDM-enzymet, den fluorescerende kemiske sonde udviklet af Que og Walt Fast, professor i kemisk biologi og medicinsk kemi, kan hjælpe med at finde en anden måde at bekæmpe disse resistente bakterier på. En behandlingsmulighed, som læger bruger med resistente bakterier, er at kombinere almindelige antibiotika og en inhibitor. Selvom der ikke er nogen kendt klinisk effektiv inhibitor for NDM-producerende bakterier, Ques sonde kunne hjælpe med at finde en.

Når sonden har bundet sig til enzymet og begyndt at lyse, hvis en effektiv inhibitor introduceres, det vil slå sonden løs, og gløden stopper. Dette gør det muligt for videnskabsmænd at teste en stor mængde potentielle lægemidler meget hurtigt - forskning Que og Fast håber at fortsætte i fremtiden.

"Dette giver os mulighed for at arbejde hen imod at udvikle terapier og til sidst forstå evolutionære karakteristika ved sådanne proteiner, " sagde Radhika Mehta, en nylig UT Austin doktorgraduat og hovedforfatter på papiret. Mehta er i øjeblikket postdoc i Merchant Lab ved University of California, Berkeley.

Undersøgelsen undersøgte også en proces kaldet ernæringsimmunitet, som kommer fra den menneskelige krops produktion af proteiner som reaktion på en infektion. Proteinerne snupper alle de tilgængelige metaller i kroppen, såsom zink, der kræves for at lave NDM, gør bakterierne mere modtagelige for angreb.

"Udviklingen af ​​denne bakterie siden dens opdagelse i 2008 indikerer, at den ikke kun udvikler antibiotikaresistens, det forsøger at bekæmpe denne naturlige menneskelige immunproces. Det er særligt skræmmende, " sagde Que.

Ques sonde kan også bruges til at studere ernæringsimmunitet og NDM, fordi den kun vil gløde i nærværelse af den zink, der er nødvendig for at danne enzymet.