Udvikling af et enzym mod antibiotika-resistent miltbrand

I "Amerithrax"-angrebene i 2001 blev sporer, der forårsagede miltbrand, sendt med posten til medier og medlemmer af Kongressen, hvilket gjorde mindst 22 mennesker syge og dræbte fem. Antibiotika-resistente stammer af bakterien vækker stigende bekymring, og forskere forbereder sig på at kæmpe tilbage. Nu, et team, der rapporterer i ACS Infectious Diseases har taget et skridt i retning af udviklingen af ​​et lægemiddel, der kan behandle infektionen hos mus uden antibiotika.

Bacillus anthracis er en type bakterier, der kan føre til miltbrandinfektion gennem eksponering for dens sporer, enten ved indtagelse, indånding eller et snit i huden. Infektionen kan føre til åndedrætsbesvær, hudsår eller endda død. Selvom der findes antibiotika mod miltbrandsinfektion, kan der opstå resistens over for disse lægemidler over tid.

En type B. anthracis, kaldet Ames-stammen, er særligt virulent, fordi den kan pakke sig ind i en beskyttende kapsel af poly-D-glutaminsyre, der fungerer som en kappe af usynlighed, og hjælper bakterierne med at undslippe det menneskelige immunsystem. Et B. anthracis-enzym kaldet CapD forankrer kapselmaterialet til bakterierne, men tidligere undersøgelser har rapporteret, at enzymet kan konstrueres til at nedbryde kapslen i stedet, hvilket gør bakterierne modtagelige for immunsystemet. Undersøgelser har også vist, at det at give mus den konstruerede CapD kan hjælpe med at behandle en miltbrandinfektion af Ames-stammen uden brug af antibiotika. Derudover har Patricia Legler og kolleger vist, at tilføjelse af polyethylenglycol (PEG) til denne version af CapD kan hjælpe enzymet med at holde sig længere, hvilket øger museoverlevelsen. I denne undersøgelse ønskede teamet at optimere behandlingen endnu mere.

For at forbedre det re-konstruerede enzyms levetid i kroppen og levere et større slag, tilføjede forskerne PEG og fusionerede CapD-proteinet med en del af et museantistof. Dette resulterede i to CapD-enzymer bundet sammen, hvilket i det væsentlige ville fordoble dens kapselbindende kraft. Forskerne skabte flere versioner af enzymet og udsatte dem for mange runder af optimering, sletning og indsættelse af forskellige segmenter, indtil de opnåede en sekvens, der både holdt sin 3D-form og fungerede som forventet i en række pH-værdier. Når den blev testet i en musemodel, varede denne konstruktion længere end den tidligere version uden det fusionerede antistof, selvom det havde reduceret aktivitet. Forskerne siger, at der er behov for mere forskning for at producere den ideelle konstruktion, men resultaterne er et vigtigt skridt mod en bedre behandling mod antibiotika-resistente B. anthracis-stammer. + Udforsk yderligere

Eksperimentel behandling med enzym beskytter mus mod dødelig miltbrandinfektion