Naturlig antibiotika fjerner bakterier fra forsvaret
Ny forskning viser at et antibiotika som er avledet av insekter, kan ødelegge beskyttelsesmembranen til noen av de mest utbredte medikamentresistente bakteriene. Dette kan bane vei for en ny klasse antibiotika som kan bidra til å takle den nåværende medisinmotstandskrisen.
I USA forårsaker antibiotikaresistens over 2 millioner sykdommer og 23.000 dødsfall hvert år.
Verdens helseorganisasjon (WHO) undersøkte en halv million mennesker og fant at de fem vanligste medikamentresistente bakteriene er:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Streptococcus pneumoniae
- Salmonella
Med unntak av S. pneumoniae og S. aureus, alle de ovennevnte er gramnegative bakterier. Navnet kommer fra Hans Christian Gram, en lege som utviklet Gram-testen. Dette er en kjemisk flekkprøve som deler bakterier i Gram-positive og Gram-negative.
Å finne nye måter å ødelegge gramnegative bakterier er en stor utfordring, med noen viktige implikasjoner for den voksende folkehelsekrisen som er antimikrobiell motstand.
Ny forskning kan ha funnet en måte å trenge gjennom disse bakterienes forsvar. Forskere ved Universitetet i Zürich (UZH) i Sveits fant at thanatin, et naturlig forekommende antibiotika produsert av et insekt kalt den spined soldatbuggen, kan angripe de ytre membranene av gramnegative bakterier.
John A. Robinson, fra Institutt for kjemi ved UZH, er den tilsvarende og siste forfatteren av det nye papiret, som nylig ble publisert i tidsskriftet Vitenskapelige fremskritt.
Stoppe bakteriens selvforsvarsmekanismer
Robinson forklarer motivasjonen for den nylige studien og sa: "Til tross for enorm innsats fra akademiske forskere og farmasøytiske selskaper, har det vist seg veldig vanskelig å identifisere effektive nye bakteriemål for funn av antibiotika."
"En av de største utfordringene er å identifisere nye mekanismer for antibiotikabehandling mot farlige gramnegative bakterier."
Som Robinson og kollegaer forklarer i papiret, beskytter en asymmetrisk ytre membran gramnegative bakterier. Dette doble laget består av lipopolysakkarid (LPS) molekyler på utsiden og membran glyserofosfolipider i det indre laget.
Forskerne brukte en modell av E coli og in vitro bindingsstudier for å teste om antibiotika thanatin kan binde seg til visse proteiner kalt “Lpt proteiner”, som skaper en bro fra den indre membranen til den ytre membranen i det dobbelte laget som beskytter gramnegative bakterier.
Denne broen blir deretter brukt til å transportere LPS-molekyler til yttersiden av membranen, og skape en defensiv barriere.
Laboratorieanalyser fant at thanatin blokkerer interaksjonen mellom proteiner som kreves for å danne broen. Dette betyr at LPS-molekyler ikke kan nå sitt mål, og forhindrer at den beskyttende asymmetriske ytre membranen dannes. Uten forsvaret bøyer bakterien seg for antibiotika.
"Disse resultatene," sier forfatterne, "fremhever et nytt paradigme for en antibiotisk handling, rettet mot et dynamisk nettverk av protein-protein-interaksjoner som kreves for montering av Lpt-komplekset i E coli.”
"Resultatene identifiserer også et naturlig forekommende peptid som utgangspunkt for utvikling av potensielle kliniske kandidater som retter seg mot farlige gramnegative bakterielle patogener," legger de til.
Robinson kommenterer resultatene og sa: "Dette funnet viser oss en måte å utvikle stoffer som spesifikt hemmer protein-protein-interaksjoner i bakterieceller."
"Dette er en enestående virkningsmekanisme for et antibiotikum og foreslår umiddelbart måter å utvikle nye molekyler som antibiotika rettet mot farlige patogener."
John A. Robinson
