211service.com
Nanobiotiske livreddere
Nanorør, der konstruerer sig selv ud af peptidringe, kan tilbyde et effektivt nyt våben mod antibiotika-resistente bakterier og truslen om uhelbredelige sygdomme.
Ligesom en molekylær doughnut synker en 2,5 nanometer ring af tilpassede aminosyrer ind i cellevæggen i en Staphylococcus aureus bakterie, en af de antibiotika-resistente stammer, der er ansvarlige for livstruende hospitalsinfektioner.
Millioner flere af disse klæbrige, donutformede cykliske peptider - hver en loopet kæde af aminosyrer - trænger ind i bakteriens gelatinøse cellevæg. De trækker kemisk mod hinanden og samler sig i aflange rør, som stakke af bittesmå dæk indlejret i cellemembranen.
Enkelte peptidrør gennemborer derefter membranen. Grupper af tilstødende rør arbejder sammen for at åbne endnu større, gabende porer i cellevæggen. Inden for få minutter dræber adskillige huller bakterien ved at forstyrre det elektriske potentiale i dens membran, hvilket effektivt lukker ned for cellens indre maskineri.
Dødelige injektorer
Udviklet af et team ledet af M. Reza Ghadiri ved La Jolla-CA baseret Scripps Research Institute, kan disse nanobiotiske livreddere være i stand til at dræbe selv de mest lægemiddelresistente bakterier, mens de skåner dyreceller.
Verdenssundhedsorganisationen anslår, at de samlede omkostninger ved behandling af alle hospitalsbårne antibiotika-resistente bakterieinfektioner er omkring 10 milliarder dollars om året.
Mens forsøg på mennesker er to til tre år væk, har gruppen testet deres syntetiske, selvsamlende peptid-nanorør i mus, der slår dødelige infektioner af methicillin-resistente ud. Staphylococcus aureus. Peptiderne viser også lovende i behandlingen af en lang række dødelige bakteriestammer, herunder Escherichia coli, pseudomonas aeruginosa og Enterococcus faecalis. De kan i sidste ende vise sig effektive mod svampe- og parasitinfektioner.
Ghadiris peptidringe, der er sammensat af et nyt vekslende mønster af naturligt forekommende og syntetiske aminosyrer, har aminosyresidekæder, der vender udad fra donuten og reagerer på miljøet.
Disse sensormolekyler kan hurtigt omkonfigureres i laboratoriet for at justere, hvordan peptiderne virker. Vi kan producere 100.000 varianter på cirka to uger, siger Ghadiri. Denne fleksibilitet skal i sidste ende lade lægemiddelproducenterne vælge, hvilke bakterier de er målrettet mod, kontrollere, hvordan peptiderne indsætter sig selv i membranen og samles selv, og minimere toksiciteten for dyreceller i den inficerede vært.
Dr. Tomas Ganz, en eksperimentel patolog ved UCLA Medical School, siger, at Ghadiris gruppes arbejde repræsenterer en potentiel ny klasse af molekylære smarte våben. Han advarer dog om, at disse stoffer endnu ikke er medicin. De skal være økonomiske at producere og vise sig effektive og ugiftige hos mennesker, siger han.
Længere holdbarhed
Den hastighed, hvormed de virker, og peptidernes nye struktur burde gøre det sværere for bakterier at udvikle resistens, siger Ghadiri og baner vejen for en ny klasse af lægemidler med længere holdbarhed. Men, advarer han, ingen bør nogensinde undervurdere bakteriers tilpasningsevne.
Cykliske peptider er blevet undersøgt i årevis. Mange naturlige peptider forsvarer mod mikrober i dyr og planter. Andre lægemidler baseret på cykliske peptider, såsom Bacitracin, er almindeligt anvendt som topiske antibiotika.
Scripps-forskere stablede først cykliske peptider i nanorør i 1992. Først håbede de på at skabe reagensglas i nanoskala til biokemisk forskning. Men da de bemærkede rørenes membranaktivitet i 1994, fokuserede de hurtigt deres opdagelse på behandlingen af multiresistente bakterier.
Som følge heraf føler Ghadiri sig heldig, at vores arbejde på relativt kort tid kan føre til noget nyttigt for millioner af mennesker.