Un nou antibiotic, sintetizat din compuși genetici bacterieni, pare să aibă capacitatea de a neutraliza bacteriile rezistente la medicamente.

Compusul, numit cilagicin, a funcționat bine în studii și folosește un mecanism nou pentru a ataca bacterii precum MRSA (stafilococul auriu), C. diff (clostridium difficile) și alți câțiva agenți patogeni mortali, potrivit unui studiu publicat în Science.

Rezultatele sugerează că o nouă generație de antibiotice ar putea fi derivată cu ajutorul algoritmilor inteligenți.

„Aceasta nu este doar o nouă moleculă nouă, ci este o validare a unei abordări inedite pentru descoperirea de noi medicamente. Acest studiu este un exemplu care reunește biologia computațională, secvențierea genetică și chimia sintetică pentru a debloca secretele evoluției bacteriene”, spune Sean F. Brady, de la Rockefeller.

Bacteriile au miliarde de ani de evoluție și au dezvoltat modalități unice de a se ucide între ele, așadar nu este surprinzător că multe dintre cele mai puternice antibiotice sunt derivate din bacterii. Cu excepția penicilinei și a altor derivate din ciuperci, majoritatea antibioticelor folosesc bacterii pentru a lupta împotriva bacteriilor.

„Milenii de evoluție au oferit bacteriilor moduri unice de a se dezvolta și a fi capabile să ucidă alte bacterii fără ca dușmanii lor să dezvolte rezistență. În trecut, cercetătorii au cultivat în laborator streptomicete sau bacilli cu care au tratat bolile umane”, afirmă cercetătorii studiului.

Odată cu dezvoltarea rezistenței la  antibiotice, există o nevoie urgentă de noi compuși activi. Bacteriile care pot fi exploatate sunt rare, dar conform experților, genomul bacteriilor rezistente, care sunt în prezent dificil sau aproape imposibil de studiat în laborator, pot conține generațiile viitoare de antibiotice.

„Multe antibiotice provin din bacterii, dar majoritatea bacteriilor nu pot fi cultivate în laborator. Din această cauză probabil că ratăm majoritatea antibioticelor”.

O metodă alternativă, susținută de laboratorul Brady în ultimii cincisprezece ani, implică găsirea de gene antibacteriene în sol și creșterea lor în laborator pentru a putea fi studiate. Această strategie prezintă limitele ei. Majoritatea antibioticelor sunt derivate din secvențe genetice ale bacteriilor aflate în, ceea ce oamenii de știință numesc, clustere de gene biosintetice.

Aceste clustere (aglomerări de gene), funcționează ca o unitate de cod colectiv pentru o serie de proteine, și sunt adesea inaccesibile cu actuala tehnologie.

„Bacteriile sunt complicate și doar pentru că putem secvenția o genă nu înseamnă că știm cum reușește aceasta să activeze bacteriile pentru a produce proteine. Există mii și mii de clustere de gene necaracterizate și noi știm cum să activăm doar o parte din ele“, a explicat Brady.

În aceste condiții, cercetătorii au apelat la algoritmi inteligenți. Separând instrucțiunile genetice dintr-o secvență ADN, algoritmii moderni pot anticipa structura antibioticului, respectiv compușii pe care i-ar produce o bacterie în baza acestor secvențe genetice. Specialiștii în chimie organică pot folosi aceste date pentru a sintetiza în laborator compusul anticipat, dar nu întotdeauna se va dovedi o potrivire perfectă.

„Molecula pe care o identificăm este probabil, dar nu neapărat, ceea ce aceste gene ar produce în mod natural. Ne dorim doar ca molecula sintetică să fie suficient de aproape încât să acționeze în mod similar cu compusul care a evoluat în natură”, completează Brady.

Cercetătorii au analizat o bază de date de secvențe genetice pentru a identifica gene bacteriene promițătoare, care nu au fost examinate până acum, și care ar avea capacitatea de a anihila alte bacterii. Un cluster de gene „cil“, care nu a mai fost analizat în acest context, s-a remarcat prin similaritatea sa cu alte gene implicate în producerea antibioticelor.

Cercetatorii au dezvoltat un algoritm care să cuprindă secvențele genetice relevante ale acestui cluster de gene, fapt ce a dus la identificarea unor compuși pe care clusterul cil le-ar produce în mod natural. Unul dintre acești compuși, numit cilagicină, s-a dovedit a fi un antibiotic activ.

Compusul cilagicină a ucis în mod eficient, în experimentele de laborator, bacteriile Gram-pozitive, nu a dăunat celulelor umane și, după optimizarea chimică pentru utilizarea la animale, a tratat cu succes infecțiile bacteriene la șoareci.

Cilagicina a fost eficientă împotriva mai multor bacterii rezistente la medicamente, chiar și atunci când a fost folosită împotriva bacteriilor cultivate special să reziste la cilagicină. Experții au stabilit că cilagicina funcționează legând două molecule, C55-P și C55-PP, care ajută la menținerea pereților celulelor bacteriene.

Antibioticele existente, cum ar fi bacitracina, leagă doar una dintre cele două molecule, dar niciodată ambele, iar bacteriile rezistă adesea unor astfel de medicamente. Cercetătorii cred că abilitatea cilagicinei de a dezactiva ambele molecule ar putea reprezenta o problemă de nerezolvat pentru bacterii, împiedicând astfel rezistența la antibiotic.

Va mai dura până când cilagicina va ajunge în faza studiior clinice. Echipa de cercetare își propune să optimizeze compusul și să-l testeze în modele animale împotriva diverșilor agenți patogeni, pentru a determina ce boli ar putea fi tratate cel mai eficient.

Dincolo de implicațiile clinice ale cilagicinei, recentul studiu a demonstrat o metodă pe care cercetătorii ar putea-o folosi pentru a descoperi și dezvolta noi antibiotice.

 

Articol preluat și tradus de pe www.sciencedaily.com