Pembunuh Superbug: Molekul Sintetis Baru

gambar:

menampilkan lebih banyak

Kredit: Yury Polikanov/Universitas Illinois Chicago

Antibiotik baru yang diciptakan oleh para peneliti Harvard mengatasi mekanisme resistensi antimikroba yang menyebabkan banyak obat modern tidak efektif dan menyebabkan krisis kesehatan masyarakat global.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Andrew Myers, Profesor Kimia dan Biologi Kimia Amory Houghton, melaporkan dalam jurnal Science bahwa senyawa sintetisnya, kresomisin, membunuh banyak jenis bakteri yang resistan terhadap obat, termasuk Stafilokokus aureus Dan Pseudomonas aeruginosa.

“Meskipun kami belum mengetahui apakah kresomisin dan obat serupa aman dan efektif pada manusia, hasil kami menunjukkan peningkatan aktivitas penghambatan secara signifikan terhadap daftar panjang strain bakteri patogen yang membunuh lebih dari satu juta orang setiap tahun dibandingkan dengan obat yang disetujui secara klinis. antibiotik,” kata Myers.

Molekul baru ini menunjukkan peningkatan kemampuan untuk mengikat ribosom bakteri, mesin biomolekuler yang mengontrol sintesis protein. Gangguan fungsi ribosom merupakan ciri dari banyak antibiotik yang ada, namun beberapa bakteri telah mengembangkan mekanisme perlindungan yang mencegah kerja obat lama.

Cresomycin adalah salah satu dari beberapa senyawa menjanjikan yang dikembangkan tim Myers untuk membantu memenangkan perang melawan bakteri super. Mereka akan terus mengembangkan senyawa ini melalui studi profil praklinis, yang didukung oleh hibah sebesar $1,2 juta dari Combating Antibiotic-Resistant Bacteria Biopharmaceutical Accelerator (CARB-X). CARB-X, kemitraan nirlaba global yang berbasis di Universitas Boston, berdedikasi untuk mendukung penelitian dan pengembangan antibakteri tahap awal.

Molekul baru tim Harvard mengambil inspirasi dari struktur kimia lincosamides, kelas antibiotik yang mencakup klindamisin yang biasa diresepkan. Seperti kebanyakan antibiotik, klindamisin diproduksi melalui semisintesis, di mana produk kompleks yang diisolasi dari alam dimodifikasi langsung untuk aplikasi obat. Namun, senyawa Harvard yang baru sepenuhnya sintetis dan memiliki modifikasi kimia yang tidak dapat diakses dengan cara yang ada.

“Ribosom bakteri adalah target pilihan alam untuk agen antibakteri, dan agen ini adalah inspirasi bagi program kami,” kata rekan penulis Ben Tresco, seorang mahasiswa di Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains Kenneth C. Griffin. “Dengan menggunakan kekuatan sintesis organik, kita hanya dibatasi oleh imajinasi kita ketika merancang antibiotik baru.”

Bakteri dapat mengembangkan resistensi terhadap antibiotik yang menargetkan ribosom dengan mengekspresikan gen yang menghasilkan enzim yang disebut metiltransferase RNA ribosom. Enzim ini mengeluarkan komponen obat yang dirancang untuk menjebak dan mengganggu ribosom, yang pada akhirnya menghalangi aktivitas obat.

Untuk menghindari masalah ini, Myers dan tim merekayasa senyawa mereka menjadi bentuk kaku yang sangat mirip dengan target pengikatannya, sehingga memberikan cengkeraman yang lebih kuat pada ribosom. Para peneliti menyebut obat mereka “diprogram sebelumnya” untuk mengikat ribosom karena obat tersebut tidak perlu mengeluarkan banyak energi untuk beradaptasi dengan targetnya seperti obat yang sudah ada.

Para peneliti menemukan kresomisin menggunakan apa yang mereka sebut sintesis berbasis komponen, sebuah metode yang dipelopori oleh laboratorium Myers yang melibatkan pembuatan komponen molekuler besar dengan kompleksitas yang sama dan menggabungkannya pada tahap akhir—seperti bagian-bagian sebelum membuat set LEGO yang rumit sebelum dirakit. mereka. Sistem modular dan sepenuhnya sintetik ini memungkinkan mereka memproduksi dan menguji tidak hanya satu, namun ratusan molekul target, sehingga sangat mempercepat proses penemuan obat.

Taruhannya jelas. “Antibiotik membentuk landasan di mana pengobatan modern dibangun,” kata rekan penulis dan mahasiswa pascasarjana Kelvin Wu. “Banyak prosedur medis tingkat lanjut seperti pembedahan, pengobatan kanker, dan transplantasi organ tidak dapat dilakukan tanpa antibiotik.”

Penelitian sintesis berbasis komponen Myers mendapat dukungan awal dari Blavatnik Biomedical Accelerator Harvard, bagian dari Kantor Pengembangan Teknologi, yang memberikan dana ke laboratorium Myers pada tahun 2013 untuk memungkinkan pengujian senyawa obat. Kantor Pengembangan Teknologi melindungi inovasi Myers Research Group dan, bersama dengan Blavatnik Biomedical Accelerator, akan mendukung tim peneliti selama masa perjanjian CARB-X. Pendanaan CARB-X yang baru diberikan memungkinkan para peneliti untuk terus membuat profil dan mengoptimalkan pelanggan potensial.

“Pendanaan dan dukungan lain dari kelompok seperti Blavatnik Biomedical Accelerator dan CARB-X sangat penting untuk penemuan dan pengembangan antibiotik baru,” kata Curtis Keith, kepala ilmuwan di akselerator Harvard. “Inovasi dari Myers Research Group ini berpotensi menghasilkan obat-obatan baru yang suatu hari nanti akan memenuhi kebutuhan kesehatan global.”

Karya yang diterbitkan ini didukung oleh National Institutes of Health dan National Science Foundation.

Metode penelitian

Sebuah studi eksperimental

Subyek penelitian

Sel

Nama artikelnya

Antibiotik yang dirancang untuk pengikatan ribosom mengatasi resistensi antimikroba

Tanggal publikasi artikel

16 Februari 2024

Penafian: AAAS dan EurekAlert! tidak bertanggung jawab atas keakuratan berita yang dipublikasikan di EurekAlert! dengan memberikan kontribusi institusi atau menggunakan informasi apa pun melalui sistem EurekAlert.