211service.com
Bakteriální bitva vytváří nová antibiotika
Vědci z MIT povzbudili bakterie k výrobě nového antibiotika tím, že je postavili proti mikrobiálnímu nepříteli. Nově objevená sloučenina může zabíjet H. pylori , bakterie spojené se žaludečními vředy. Tento přístup by mohl poskytnout nový způsob, jak objevit nová antibiotika a objasnit, jak a kdy bakterie chrlí tyto toxické sloučeniny.
Bakteriální bitva: Vědci objevili nové antibiotikum izolované z bakterie Rhodococcus fascians. Když se nakape na papírový kotouč (bílý) uprostřed talíře plného jiných bakterií (oranžový), nové antibiotikum bakterie zabíjí.
Laboratoř je krotké místo, pokud jste bakterie: nemusíte bojovat o krystal cukru, říká Philip Lessard, molekulární biolog z MIT, který na práci spolupracoval. Možná je tedy nevidíme, jak chrlí chemické bojové sloučeniny jako normálně.
Antibakteriální rezistence – když se bakterie stanou neporazitelnými vůči konkrétnímu léku – se stává hlavní krizí v amerických nemocnicích. Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí se přibližně dva miliony Američanů každý rok nakazí v nemocnicích, z nichž 90 000 je smrtelných. Asi 70 procent těchto infekcí je rezistentních na alespoň jeden typ antibiotika.
Vědci po celém světě hledají způsoby, jak vyrobit nová antibiotika. Některé projekty zahrnují slučování existujících léků do silných nových molekul, zatímco jiné přístupy se zaměřují na navrhování nových léků, které se zaměřují na specifické mechanismy mikrobiální rezistence. Nedávné sekvenační studie však naznačují, že bakterie mají nevyužitou studnu nových antibiotik, která za normálních laboratorních podmínek neprodukují, a proto zůstávají vědcům po desetiletí skryta.
Vědci pracující v Anthony Sinskey laboratoř na MIT sekvenovala genom kmene bakterií žijících v půdě známé jako Rhodococcus fascians . Byli překvapeni, když zjistili, že tento organismus, který není známý svými schopnostmi produkovat antibiotika, ukrývá řadu genů zapojených do metabolismu sloučenin podobných antibiotikům. (V přírodě bakterie produkují antibiotika jako mechanismus přežití, aby si vyčistily mezeru v přeplněném mikrobiálním světě.)
Zatímco Rhodococcus Zdálo se, že jsou geneticky schopné produkovat sloučeniny, organismy tak neučinily v laboratoři – dokud nebyly pěstovány společně s jiným typem bakterií, tzv. Streptomyces , které patří mezi nejplodnější výrobce antibiotik v mikrobiálním světě. Mikrobiolog Kazuhiko Kurosawa a jeho kolegové zveřejnili svůj objev minulý měsíc v Journal of the American Chemical Society .
Nová sloučenina, nazývaná rhodostreptomycin, patří do třídy antibiotik známých jako aminoglykosidy, mezi které patří neomycin, používaný v mnoha krémech první pomoci, a streptomycin, lék na tuberkulózu. I když není jasné, zda by byl lék vhodný pro klinické použití, první testy ukazují, že může zabíjet H. pylori , bakterie spojené se žaludečními vředy, a může přežít vysoce kyselé prostředí, jako je žaludek. Zdá se, že molekula také obsahuje novou strukturní složku, která by mohla poskytnout výchozí bod pro chemiky, kteří chtějí navrhnout nová léčiva. To otevírá novou doménu v prostoru chemické rozmanitosti, říká Lessard.
Vědci zatím přesně nevědí, jak Rhodococcus kmen získal schopnost vytvářet tento nový toxin. Pouze jedna z mnoha baněk Rhodococcus roste s nepřítelem Streptomyces produkoval antibiotikum. Kurosawa a jeho kolegové zjistili, že kmen produkující léky obsahuje velký kus DNA z jiného organismu. Zatímco předchozí výzkumy naznačují, že výměna DNA mezi bakteriemi je docela běžná – předpokládá se, že je základem schopnosti bakterií rychle si vyvinout rezistenci vůči lékům – výměnu bylo obtížné pozorovat z první ruky. V tomto případě je proces chycen při činu a můžete vidět důsledky, říká Jon Clardy , chemik na Harvard Medical School v Bostonu.
Tato práce vyvolala nadšení u vědců vyvíjejících nová antibiotika, protože metoda by mohla poskytnout nový způsob, jak odhalit skryté schopnosti různých druhů bakterií produkovat antibiotika. Pokroky v technologii sekvenování nyní umožňují vidět, jak rozmanitost známých antibiotik pochází z výměny genů, říká Michael Fischbach, mikrobiální genetik z Broad Institute v Cambridge, MA. Fischbach dohlíží na projekt sekvenování 16 kmenů Streptomyces , ve kterém se vědci pokusí podobnými metodami vymámit nové léky.
Předchozí výzkum sekvenování naznačuje, že některé kmeny mají genetickou schopnost produkovat 20 až 30 různých antibiotik, ale když se pěstují samostatně v pohodlných laboratorních podmínkách, produkují pouze dvě nebo tři. Kde je zbylých 90 procent? ptá se Fischbach. Myslím, že [Kurosawův] přístup je správný způsob, jak to prozkoumat.
Zatím není jasné, zda vyměněná část DNA obsahuje geny pro samotné antibiotikum, nebo zda spouští regulační mechanismus, který varuje Rhodococcus pronikání bakterií, zapnutím přirozeného, ale často tichého mechanismu tvorby toxinů. Vědci zatím sekvenovali pouze polovinu inzertu DNA; očekávají, že brzy seřadí druhou polovinu.