211service.com
Walka bakteryjna generuje nowe antybiotyki
Naukowcy z MIT zachęcili bakterie do produkcji nowego antybiotyku, stawiając je przeciwko wrogowi mikrobiologicznemu. Nowo odkryty związek może zabić H. pylori , bakterie związane z wrzodami żołądka. Podejście to może zapewnić nowy sposób odkrywania nowych antybiotyków i rzucić światło na to, jak i kiedy bakterie wytwarzają te toksyczne związki.
Bitwa bakteryjna: Naukowcy odkryli nowy antybiotyk wyizolowany z bakterii Rhodococcus fascians. Po wkropleniu na papierowy krążek (biały) pośrodku talerza pełnego innych bakterii (pomarańczowy), nowy antybiotyk zabija bakterie.
Laboratorium to oswojone miejsce, jeśli jesteś bakterią: nie musisz walczyć o kryształ cukru, mówi Philip Lessard, biolog molekularny z MIT, który współpracował przy pracy. Więc może nie widzimy, jak wypluwają bojowe związki chemiczne, tak jak zwykle.
Oporność antybakteryjna – kiedy bakterie stają się niezwyciężone dla konkretnego leku – staje się poważnym kryzysem w amerykańskich szpitalach. Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom około dwa miliony Amerykanów zaraża się każdego roku podczas pobytu w szpitalach, z których 90 000 kończy się śmiercią. Około 70 procent tych infekcji jest odpornych na co najmniej jeden rodzaj antybiotyku.
Naukowcy na całym świecie szukają sposobów na wytwarzanie nowych antybiotyków. Niektóre projekty obejmują łączenie istniejących leków w nowe, silne molekuły, podczas gdy inne podejścia skupiają się na projektowaniu nowych leków, które są ukierunkowane na określone mechanizmy oporności drobnoustrojów. Ale ostatnie badania sekwencjonowania sugerują, że bakterie posiadają niewykorzystaną studnię nowych antybiotyków, których nie wytwarzają w normalnych warunkach laboratoryjnych, przez co pozostają ukryte przed naukowcami przez dziesięciolecia.
Naukowcy pracujący w Anthony Sinskey Laboratorium w MIT zsekwencjonowało genom szczepu bakterii żyjących w glebie, znanego jako Fasanci Rhodococcus . Byli zaskoczeni, gdy odkryli, że ten organizm, nie znany ze swoich zdolności do wytwarzania antybiotyków, posiadał szereg genów zaangażowanych w metabolizm związków antybiotykopodobnych. (Na wolności bakterie wytwarzają antybiotyki jako mechanizm przetrwania, aby oczyścić sobie niszę w zatłoczonym świecie drobnoustrojów).
Dopóki Rhodococcus wydawały się być genetycznie zdolne do wytwarzania związków, organizmy nie robiły tego w laboratorium – dopóki nie zostały wyhodowane razem z innym rodzajem bakterii, zwanym Streptomyces , które są jednymi z najbardziej płodnych producentów antybiotyków w świecie drobnoustrojów. Mikrobiolog Kazuhiko Kurosawa i jego koledzy opublikowali swoje odkrycie w zeszłym miesiącu w Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego .
Nowy związek, nazwany rodostreptomycyną, należy do klasy antybiotyków znanych jako aminoglikozydy, do których należy neomycyna stosowana w wielu kremach pierwszej pomocy oraz streptomycyna, lek przeciwgruźliczy. Chociaż nie jest jasne, czy lek byłby odpowiedni do użytku klinicznego, wczesne testy pokazują, że może zabijać H. pylori , bakterie związane z wrzodami żołądka i mogą przetrwać w bardzo kwaśnym środowisku, takim jak żołądek. Wydaje się, że cząsteczka zawiera również nowy składnik strukturalny, który może stanowić punkt wyjścia dla chemików chcących zaprojektować nowe leki. To otwiera nową domenę w przestrzeni chemicznej różnorodności, mówi Lessard.
Naukowcy nie wiedzą jeszcze dokładnie, w jaki sposób Rhodococcus szczep nabył zdolność do wytwarzania tej nowej toksyny. Tylko jedna z wielu kolb Rhodococcus rosnąć z wrogiem Streptomyces wyprodukował antybiotyk. Kurosawa i jego koledzy odkryli, że szczep produkujący leki zawiera duży fragment DNA innego organizmu. Podczas gdy poprzednie badania sugerują, że wymiana DNA między bakteriami jest dość powszechna – uważa się, że leży u podstaw zdolności bakterii do szybkiej ewolucji lekooporności – wymiana ta była trudna do zaobserwowania z pierwszej ręki. W tym przypadku proces zostaje złapany na gorącym uczynku i widać konsekwencje, mówi Jon Clardy , chemik w Harvard Medical School w Bostonie.
Prace wzbudziły podekscytowanie naukowców opracowujących nowe antybiotyki, ponieważ metoda ta może zapewnić nowy sposób na odkrycie ukrytych zdolności różnych rodzajów bakterii do wytwarzania antybiotyków. Postępy w technologii sekwencjonowania pozwalają teraz zobaczyć, jak różnorodność znanych antybiotyków pochodzi z wymiany genów, mówi Michael Fischbach, genetyk drobnoustrojów z Broad Institute w Cambridge, MA. Fischbach nadzoruje projekt sekwencjonowania 16 szczepów Streptomyces , w którym naukowcy wypróbują podobne metody, aby wyłudzić nowe leki.
Wcześniejsze badania nad sekwencjonowaniem sugerują, że niektóre szczepy mają genetyczną zdolność do wytwarzania od 20 do 30 różnych antybiotyków, ale gdy są hodowane samodzielnie w komfortowych warunkach laboratoryjnych, produkują tylko dwa lub trzy. Gdzie są pozostałe 90 procent? pyta Fischbach. Myślę, że podejście [Kurosawy] jest właściwym sposobem na zbadanie tego.
Nie jest jeszcze jasne, czy zamieniony fragment DNA zawiera geny samego antybiotyku, czy też uruchamia mechanizm regulacyjny, który ostrzega Rhodococcus wkraczających bakterii, uruchamiając wrodzony, ale często cichy mechanizm wytwarzania toksyn. Do tej pory naukowcy zsekwencjonowali tylko połowę wstawki DNA; spodziewają się, że wkrótce zsekwencjonują drugą połowę.