Naukowcy opracowali nową klasę syntetycznych antybiotyków zwanych makrolonami, których celem jest zarówno produkcja białek, jak i struktura DNA bakterii, co niezwykle utrudnia bakteriom rozwinięcie oporności. Ich badania pokazują, że makrolony, zakłócając jednocześnie dwa cele komórkowe, mogą znacząco utrudniać ewolucję bakterii lekoopornych.
Przełomowe badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Illinois w Chicago ujawniło makrolony, nowy rodzaj antybiotyku, który działa na bakterie na dwa sposoby, drastycznie zmniejszając potencjał oporności i stanowiąc znaczący krok naprzód w leczeniu chorób zakaźnych.
Jak wynika z ostatnich badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Illinois w Chicago, nowo odkryty antybiotyk, którego celem są dwa różne mechanizmy komórkowe, może 100 milionów razy utrudnić bakteriom rozwój oporności.
Do nowego artykułu w Natura Chemiczna Biologiabadacze zbadali, w jaki sposób klasa leków syntetycznych zwanych makrolonami zakłóca funkcjonowanie komórek bakteryjnych w celu zwalczania chorób zakaźnych. Ich eksperymenty pokazują, że makrolony mogą działać na dwa różne sposoby – albo zakłócając produkcję białek, albo uszkadzając je DNA Struktura.
Ponieważ bakterie musiałyby wdrożyć obronę przed obydwoma atakami jednocześnie, naukowcy obliczyli, że lekooporność jest prawie niemożliwa.
„Piękno tego antybiotyku polega na tym, że zabija bakterie poprzez dwa różne cele” – powiedział Alexander Mankin, wybitny profesor nauk farmaceutycznych na UIC. „Jeśli antybiotyk uderza w oba cele w tym samym stężeniu, bakterie tracą zdolność do wytworzenia oporności w wyniku nabycia przypadkowych mutacji w którymkolwiek z dwóch celów”.
Makrolony to syntetyczne antybiotyki, które łączą w sobie strukturę dwóch szeroko stosowanych antybiotyków o różnych mechanizmach. Makrolidy, takie jak erytromycyna, blokują rybosom, fabrykę produkującą białka w komórce. Fluorochinolony, takie jak cyprofloksacyna, działają na specyficzny dla bakterii enzym zwany gyrazą DNA.
Wyniki badań dotyczące makrolonów
Dwa laboratoria UIC kierowane przez Yury’ego Polikanova, profesora nauk biologicznych oraz Mankina i Norę Vázquez-Laslopów, profesorów farmacji, zbadały aktywność komórkową różnych leków makrolonowych.
Grupa Polikanova, specjalizująca się w biologii strukturalnej, zbadała, w jaki sposób leki te oddziałują z rybosomami i stwierdziła, że wiążą się one mocniej niż tradycyjne makrolidy. Makrolony były nawet zdolne do wiązania i blokowania rybosomów szczepów bakteryjnych opornych na makrolidy i nie wywoływały aktywacji genów oporności.
W innych eksperymentach sprawdzano, czy leki makrolonowe w różnych dawkach preferencyjnie hamują enzymy rybosomowe lub gyrazę DNA. Chociaż wiele projektów lepiej blokowało jeden lub drugi cel, najbardziej obiecującym kandydatem był ten, który zakłócał oba cele w najniższej skutecznej dawce.
„Zasadniczo uderzając w dwa cele w tym samym stężeniu, zaletą jest to, że prawie uniemożliwiasz bakteriom łatwe wymyślenie prostej obrony genetycznej” – powiedział Polikanov.
Badanie odzwierciedla także interdyscyplinarną współpracę w budynku badawczym biologii molekularnej UIC, gdzie badacze z uczelni medycznych, farmacji oraz sztuk wyzwolonych i nauk ścisłych dzielą sąsiednie laboratoria i dokonują odkryć w zakresie nauk podstawowych, takich jak to, twierdzą autorzy.
„Głównym rezultatem całej tej pracy jest zrozumienie, w jaki sposób musimy kontynuować działania” – powiedział Mankin. „A zrozumienie, jakie dajemy chemikom, jest takie, że należy zoptymalizować te makrolony, aby osiągnąć oba cele”.
Odniesienie: „Makrolony celują w rybosomy bakteryjne i gyrazę DNA i mogą unikać mechanizmów oporności” Elena V. Aleksandrova, Cong-Xuan Ma, Dorota Klepacki, Faezeh Alizadeh, Nora Vázquez-Laslop, Jian-Hua Liang, Yury S. Polikanov i Alexander S. Mankina, 22 lipca 2024 r., Natura Chemiczna Biologia.
DOI: 10.1038/s41589-024-01685-3
Badanie zostało sfinansowane przez Narodowy Instytut Ogólnych Nauk Medycznych, Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych, Chiński Narodowy Program Badań i Rozwoju oraz Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych.
Oprócz Mankina, Polikanova i Vázqueza-Laslopa współautorami artykułu UIC są Elena Aleksandrova, Dorota Klepacki i Faezeh Alizadeh.
