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. A rezisztens baktériumok 2019-ben világszerte 1,27 millió halálesetet okoztak, és ez a szám évről-évre sokszorozódik, ezért van szükség új gyógyszerekre.

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 – olvasható a Magyar Kutatási Hálózat (HUN-REN) MTI-hez eljuttatott keddi közleményében.

Kiemelték: a 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 szuperbaktériumokkal” – 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 kutatóinak most 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 peptidalapú 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 peptidalapú antibiotikumot, amely célzottan a baktériumsejtekhez kötődve in-situ aktiválódik, másrészt ők az elsők, akiknek sikerült közvetlen vizuális betekintést nyerni a baktériumölő peptidek működéséről” – olvasható a Magyar Kutatási Hálózat közleményében.