Kép forrása: pexels.com
Célzottan a baktérium felszínén kialakuló szupramolekuláris peptid antibiotikumot terveztek a HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont (HUN-REN TTK) kutatói, akik egy különleges elektronmikroszkóp segítségével azt is megfigyelték, hogy miként működnek a baktériumölő peptidek. Felvételeik szerint az új antibiotikum a sejtfalat szétroncsolva pusztítja el a baktériumokat.
Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) előrejelzése szerint 2050-re a vezető halálok a hagyományos antibiotikumoknak ellenálló mikroorganizmusok miatt kialakuló fertőzés lehet. Az ellenük való küzdelemhez új típusú, egyedi hatásmódú vegyületekre van szükség. A HUN-REN TTK kutatói a közelmúltban egy lehetséges, bíztató irányról számoltak be tanulmányukban a Nature Communications című folyóiratban.
WHO első, 2020-as átfogó elemzése szerint a rezisztens baktériumok 2019-ben világszerte 1,27 millió halálesetet okoztak, és ez a szám évről-évre sokszorozódik. Ezért is kerültek a kutatók vizsgálódásainak kereszttüzébe a hagyományos antibiotikumnak ellenálló szuperbaktériumok.
Az egyik út a szuperbaktériumokkal vívott küzdelemben az úgynevezett fágterápia, amikor vírussal ölik meg azokat. Ilyen irányú kutatásokat végeznek például a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban. A másik ígéretes lehetőség pedig a teljesen új hatásmechanizmusú antibiotikumok kifejlesztése - tették hozzá.
"A baktériumok kissejtű rendszerei elképesztően adaptívak, olykor egy komplett kolónia épül fel egyetlen éjszaka alatt. Sőt, a legfrissebb kutatások szerint bizonyos baktériumok a halálukkor nanométeres nagyságú +riasztógömböket+ választanak ki magukból, átadva ezzel a túléléshez szükséges tudást társaiknak. Ez a hihetetlen alkalmazkodóképesség is azt vetíti előre, hogy több irányból kell a harcot felvenni a szuparbaktériumokkal" - magyarázza a közleményben Beke-Somfai Tamás, a HUN-REN TTK Biomolekuláris Önrendeződés Kutatócsoportjának vezetője.
"A saját szervezetünkben is vannak természetes alapú peptidek, ezeket antimikrobiális peptideknek hívjuk. Mi olyan szupramolekuláris szerkezeteket - tulajdonképpen új antibiotikumot - terveztünk, amelyek ötvözik ezeknek a természetes peptideknek a baktériumölő mechanizmusait a nem természetes vegyületek kedvező biostabilitásával" - foglalta össze a kutatás lényegét Beke-Somfai Tamás.
A kutatók eddig nem tudták igazán megfigyelni, "miként támadnak" a peptidek, a TTK kutatóinakmost viszont - transzmissziós, illetve krio-elektronmikroszkóp segítségével - sikerült végigkövetniük, hogyan rendeződnek ezek a baktériumsejtek felszínén szupramolekuláris szerkezetekbe.
A biomolekulák kutatásához használt krio-elektronmikroszkóp (cryo-EM) megalkotásáért 2017-ben kapott Nobel-díjat Jacques Dubochet, Joachim Frank és Richard Henderson. Ezek a mikroszkópok betekintést engednek a nagy méretű, akár tízezer atomot tömörítő makromolekulák térszerkezetének csodálatos világába. Segítségükkel a kutatók még több információt kaphatnak élettani szempontból fontos molekulákról, fehérjékről - olvasható a beszámolóban.
"A felvételek szerint a képződő lamellák - mintha kések lennének - belenőnek a sejtfalba és behatolnak a baktérium belsejébe. A sejtfal átszúrása szivárgást okoz, ami végül a baktérium pusztulásához vezet. A képanalízis azt is megmutatta, hogy a baktériumsejtbe behatoló lamellákból meglepően kevés is elegendő a sejtfalkárosító hatáshoz. Ráadásul a tesztek alapján a peptidek a baktériumok növekedését már rendkívül kis koncentrációban gátolják" - számolt be a vizsgálatról a kutatócsoport vezetője.
"A mikroszkópos képek és molekuladinamikai szimulációk megerősítették, hogy a peptid-alapú lamellák képződése a foszfátcsoportokkal való kölcsönhatáson alapul: már egyszerű szervetlen foszfátionok jelenlétében is olyan sávos lamelláris morfológiák alakulnak ki, amelyekben az egyes sávok két-két peptidrétegből épülnek fel, melyeket foszfátionok kötnek össze és hidrogénkötések stabilizálnak" - összegezte az eredményeket.
A HUN-REN TTK kutatóinak munkája több szempontból is innovációnak számít: egyrészt sikeresen terveztek egy olyan peptid alapú antibiotikumot, amely célzottan a baktériumsejtekhez kötődve in-situ aktiválódik, másrészt ők az elsők, akiknek sikerült közvetlen vizuális betekintést nyerni a baktériumölő peptidek működéséről.
