Forskere skaber kunstig virus i kampen mod superbugs

Forskere ved NPL, arbejder med partnere fra University of Cambridge, University of Exeter, King's College London og University College London har udviklet en mekanisme for antibakteriel persistens til at bekæmpe vedvarende og resistente bakterielle infektioner.

Fremkomsten af ​​superbugs er en alvorlig bekymring i det medicinske samfund, da bakterier udvikler sig for at undgå eksisterende behandlinger hurtigere, end der kan udvikles nye antibiotika. I stedet for at opsøge antibiotika, der findes i naturen, som det har været tilfældet med tidligere fremskridt, ekspertteamet har designet en fra gruppen op, inspireret af vira.

Maxim Ryadnov, områdevidenskabsleder ved NPL sagde:"Viruser er geometriske objekter. De er som solide bure bygget af bittesmå blokke limet sammen med en atomistisk præcision. Vi tager den form, fjerner deres virale proteiner, og står tilbage med en skabelon."

For at forfølge en sådan bedrift, dette tværfaglige forskerhold overtog de geometriske principper for virusarkitekturen for at konstruere et syntetisk biologisk - protein Ψ-capsid - som samles ud fra et lille molekylært motiv fundet i menneskelige celler. Dette motiv kan genkende patogen-associerede molekylære mønstre på bakterielle overflader, men er i sig selv svagt antimikrobielt. Derimod hver kapsid, som omfatter flere kopier af motivet, leverer en tilstrømning af høje antimikrobielle doser i sin præcise bindingsposition på en bakteriecelle.

Ved hjælp af en kombination af nanoskala og encellede billeddannelser viste teamet, at kapsiderne forårsager uoprettelig skade på bakterier, hurtigt konverterer til nanoporer i deres membraner og når intracellulære mål. Capsiderne var lige effektive i begge deres chirale former, som kan gøre dem usynlige for værtens immunsystem, dræber forskellige bakteriefænotyper og superbugs uden cytotoksicitet in vitro og in vivo.

På UCL, forskerne visualiserede, hvordan kapsiderne landede på deres mål og derefter skabte huller i nanometerstørrelse, som i sidste ende er dødelige for bakterierne. Ifølge Katharine Hammond, forsker ved NPL og Ph.D. studerende ved UCL:"Ved at scanne en skarp spids over membranoverfladen, ligesom en miniature finger ville læse blindeskrift, vi kunne spore konturerne af kapsiderne på membranerne og observere i realtid, hvordan de punkterede huller i deres målmembraner."

Ibolya Kepiro, Højere forsker, National Physical Laboratory (NPL) udtaler:"Denne forskning kulminerer vores fælles bestræbelser på at identificere en antibakteriel mekanisme, der kunne være fri for frustrationen af ​​bakteriel persistens. Vi mener, at disse resultater holder lovende for den systemiske vurdering af antimikrobiel effekt."

Resultaterne er rapporteret i ACS Nano og demonstrere, hvordan bioteknik og multimodale målinger kan tilbyde og validere innovative løsninger til sundhedspleje, bygger på naturlige sygdomsbekæmpelsesevner.