Bakterie potrafią bronić się przed toksycznymi dla nich substancjami dzięki aktywnemu wypompowywaniu ich z cytoplazmy. Ten mechanizm jest często wykorzystywany przeciwko antybiotykom, co sprzyja powstawaniu drobnoustrojów odpornych na te leki. Chemicy informują, że uzupełnienie cząsteczki leku małymi fragmentami pochodzącymi z jego samego, może hamować wypływ z komórki i pomóc w rozwiązaniu problemu powstawania antybiotykoopornych bakterii. Jak twierdzą naukowcy, fragmenty będą działały niczym „przynęta” blokując transport większych cząsteczek leku.
Bakteryjne pompy wypływu obierają za cel prawie wszystkie rodzaje leków przeciwdrobnoustrojowych. Badacze uważają, że białka mają do wyboru związanie specyficznego lub niewielkiego regionu cząsteczki. Pompa wyrzuca tak związane białka na zewnątrz komórki.
Jason K. Sello i jego współpracownicy z Brown University postanowili sprawdzić czy fragment dużej cząsteczki leku może wiązać się z pompą i blokować usuwanie całej cząsteczki. Badania prowadzono w oparciu o fragmenty cyklicznych acylodepsypeptydów (ADEP), które są antybiotykami ukierunkowanymi na bakterie takie jak Mycobacterium tuberculosis.
Naukowcy syntezowali cztery cząsteczki, z których każda zawiera kilka łańcuchów bocznych ADEP, by sprawdzić, która jest najbardziej skuteczna w blokowaniu wypływu antybiotyku. Następnie każdą z cząsteczek aplikowano na płytki z różnymi szczepami bakterii, by móc określić która para była najlepsza w hamowaniu wzrostu drobnoustrojów. Najlepszy okazał się antybiotyk zawierający fluorowany aromatyczny aminokwas z grupą heptenolową.
Cząsteczka została poddana modyfikacjom chemicznym, aby zwiększyć jej skuteczność. Kiedy testowano antybiotyk na ADEP-odpornych M. tuberculosis w hodowli laboratoryjnej, zmodyfikowany fragment, sprawił że ADEP był 2-5 razy bardziej skuteczny w hamowaniu wzrostu drobnoustrojów niż sam antybiotyk.
„Badania wskazują na to, że odpowiednio zmodyfikowane fragmenty leku będzie można połączyć z antybiotykami, by uniknąć zjawiska antybiotykooporności u bakterii. Musimy dopracować tą metodę, wymaga ona przetestowania, zwłaszcza na modelach zwierzęcych.” mówi Sello. Chce on również sprawdzić, które antybiotyki będą mogły być wzmacniane tym sposobem. „Bardziej złożony strukturalnie związek, jak erytromycyna może nie być skuteczna gdy zmodyfikujemy ją w ten sposób. Ponadto fragmenty takich skomplikowanych cząsteczek mogą być trudne do syntezowania.”
Damian W. Young z Baylor College of Medicine, mówi: „Badanie przedstawia innowacyjne podejście do bardzo trudnego problemu. Na zwalczanie opornych bakterii składa się opracowanie nowych leków i zwiększenie skuteczności tych już istniejących. Jednym ze sposobów jest znalezienie sposobu na pozostanie leku wewnątrz komórki bakteryjnej odpowiednio długo, by wykonał swoją pracę.”
Opracowała: Olga Polakowska
