A Newcastle-i Egyetem kutatói a brit ISIS Neutron and Muon Source tudományos központ szakértőivel egy olyan projekten dolgoznak, amely javítja annak megértését, hogy az antibiotikumok miként hatnak a baktériumokra - számolt be róla a phys.org tudományos portál. A Polymyxin B nevű, végső eshetőségre tartogatott antibiotikum hatását vizsgálják Gram-negatív baktériumok külső membránjára. Ezek a mikrobák felelősek több életveszélyes betegségért, például a tüdőgyulladásért és az agyhártyagyulladásért, így kulcsfontosságú célpontot jelentenek a klinikai kutatásokban. Minél több tudós tanulhat a bakteriális membránokról és a hatóanyagok velük való interakciójáról, annál nagyobb esélye van, hogy le tudjuk küzdeni az antibiotikumrezisztencia veszélyét. Az antibiotikumok és a Gram-negatív baktériumok külső membránja közötti kölcsönhatások megértése azért is alapvető, mert a kórházban szerzett fertőzések többségéért felelős hat mikroorganizmusból négy Gram-negatív.
Gram-negatív baktériumok tenyésznek egy Petri-csészében. A bőrükre pályázunk
Jeremy Lakey professzor, a Newcastle-i Egyetem sejt- és molekuláris biológiai intézetének kutatója elmondta: "A Gram-negatív baktériumok ellen jelenleg leggyakrabban használt gyógyszerek a fehérjék pórusain keresztül lépnek be, amelyek azonban képesek mutálódni és ellenállni a hatóanyagnak. A Polymixin B viszont közvetlenül tönkreteszi a kórokozók külső membránszerkezetét. Az ilyen típusú gyógyszermolekulák használatával olyan stratégiát követhetünk, amellyel leküzdhető az évek során kialakult antibiotikumrezisztencia. A külső membrán támadása alternatív módot kínál a kórokozók megölésére, és új adataink azt mutatják, hogy a baktériumok sérülékenyek az ilyen típusú támadások esetén. Meg kell tartaniuk ugyanis a külső membránjuk rugalmasságát - és ez az a gyengeség, amelyet a Polymyxin kihasznál."
A külső membrán áttörése
A kutatócsapat a világon először volt képes a vizsgálatok során a külső membrán mesterséges modelljét felhasználni. Nemcsak azt tudták ellenőrizni, hogy a Polymyxin B működése hogyan függ a hőmérséklettől, hanem azt is, hogy a baktériumok külső membránjának viszkozitása miként módosul változó hőmérsékleti körülmények között. A modellt már 2013-ban megalkották az ISIS Neutron and Muon Source kutatói, amely pontosan reprodukálja a Gram-negatív külső membrán alapvető aszimmetrikus szerkezetét és vízhatlanságát. Ezzel a modellel a csapat képes volt utánozni mind a kezdeti hatóanyagbevitelt, mind a későbbi folyamatot, amellyel az antibiotikum megzavarja a külső membrán szerkezetét és növeli a membrán áteresztőképességét, ami a sejt halálhoz vezet.
Luke Clifton, az ISIS Neutron and Muon Source kutatója kifejtette, hogy a Gram-negatív baktériumok külső sejtfala szigeteli el a mikroorganizmusokat a környezetüktől. Olyan, mintha ez volna a bőrük. A kutatás olyan molekuláris szintű részleteket tárt fel, amely lehetővé teszi, hogy ezen a gáton áthatoljunk.
Neutrontudomány a kórokozók ellen
"A neutrontudomány kulcsfontosságú ezekben a vizsgálatokban, mivel a neutronok nem károsítják a molekulaszerkezet, így megkülönböztethetővé válnak a komplex biológiai rendszerekben található különböző molekulák. Ezáltal világos lesz az egyes komponensek elhelyezkedése a biomembránon, és az is, hogy ezek miként változnak az antibiotikumokkal való kölcsönhatások során" - mutatott rá a kutató a legfontosabb alkalmazott módszerükre.
A bakteriális fertőzések egyre nagyobb fenyegetést jelentenek az emberiség számára, mert kifogyunk a hatásos gyógyszerekből. Az IBM technológiai óriásvállalat kutatói ezért teljesen új oldalról közelítették meg a problémát, és olyan mesterséges molekulákat hoztak létre, amelyek belülről pusztítják el a kórokozókat. Részletek!
A csapat most annak vizsgálatát tervezi, hogy a baktériumok milyen módon alakítanak ki ellenálló mechanizmusokat a Polymyxin ellen, ami segíteni fog olyan második generációs molekulák tervezésében, amelyeket majd akkor használhatnak fel az orvosok, ha már maga a Polymyxin is veszít a hatékonyságából.
