Die Suche nach neuen Antibiotika und Krebstherapien könnte durch innovative Technik umgewandelt werden

Antibiotikum Widerstand abbau unserem Arsenal gegen tödliche Krankheiten und Infektionen , wie zum Beispiel Tuberkulose und Staph -Infektionen, aber neuere Forschungen zeigt Versprechen zur Beschleunigung der Wirkstoffentwicklung .


Das Antibiotikum cyclothiazomycin C (CC) , wirksam gegen grampositive Bakterien , ähnelt einer "nicht" Zeichen.
Credit: Foto von Kathryn Coulter und Mitchell Lab

In einer Studie mit ACS Chemical Biology berichtet , University of Illinois Forscher entwickelten eine neue Technik , um schnell aufdecken Roman, medizinisch relevanten Produkte von Bakterien produziert .

Historische Techniken beteiligt Screening mehr als 10.000 Proben ein neuartiges Produkt zu finden , sagte Principal Investigator Doug Mitchell , Assistant Professor für Chemie und Institut für Genomic Biologie (IGB) Mitglied . Aber mit dieser neuen Technik , entdeckt Mitchell Labor ein neues Produkt nach dem Screening nur ein paar Dutzend Bodenbakterien .

Bodenbakterien , die natürlicherweise Antibiotika zur Abwehr von Konkurrenten , sind die wichtigste Quelle von Antibiotika und Krebsmedikamente . In der Tat , in den letzten 30 Jahren, Naturprodukte oder einfache Derivate davon entfallen 50 bis 75 Prozent aller von der FDA zugelassene und Anti-Krebs- Antibiotika sind.

" Viele Unternehmen haben aufgehört zu arbeiten auf Naturprodukt Entdeckung , weil es schwierig und nicht so profitabel wie anderen therapeutischen Bereichen ", sagte Mikrobiologie Student Courtney Cox , der die neue Technik Pionierarbeit geleistet. "Als Wissenschaftler ist dies aufregend , weil wir besser positioniert, um die menschliche Gesundheit durch die Suche nach neuen Naturstoffen , wo die meisten Unternehmen zögern, diese Linie der Forschung zu verfolgen voranzubringen. "

Ein neues Antibiotikum Entdeckung Technik

Die historisch beliebte Methode für Naturstoff- Entdeckung , genannt Bioassay -guided Isolation, entdeckt oft die gleichen sehr reichlich (oder sehr aktive ) Verbindungen, immer und immer wieder , ähnlich wie Angeln in einem See und immer fangen die ergiebigsten Spezies während spärlich Spezies nie den Köder .

Aber diese neue Technik hilft Forscher finden Seen mit weniger Fische und ermöglicht die mühelose Identifizierung von Arten, die bereits gefangen worden , und letztlich , fangen die gewünschte neue Fischarten.

Mit Hilfe der Genomik sind die Forscher in der Lage, Bodenbakterien , die wahrscheinlich neues Antibiotikum zu produzieren sind auszusortieren. Während des Screening-Prozesses wird eine chemische Markierung für die Verbindungen von Interesse eingefügt. Das Hinzufügen der Tags fügt Masse auf das Produkt so die Forscher leicht die reaktiven Produkten mittels Massenspektrometrie zu erkennen.

Ein Hauptvorteil dieser Strategie ist , dass das Naturprodukt nicht bei einer therapeutischen Konzentration , eine Voraussetzung für Bioassay zu Isolierung vorhanden sein. Vielmehr hat es nur durch Massenspektrometrie , die für ihre Empfindlichkeit nachweisbar zu sein .

" Mit der Genom Bergbau , neue Verbindungen zu finden, ist kein neues Konzept . Halbsynthetisch Derivatisierungsmittel ( Tagging) Naturprodukte ist auch keine neue Idee ", sagte Mitchell. "Aber wir haben diese beiden Ideen zusammenzubringen , um eine leistungsfähige Forschungsplattform zu schaffen."

Mitchell schätzt, dass andere Forscher sollten in der Lage , diese einfache Methode verwenden, um geringe Häufigkeit neuartige Produkte zu entdecken , als wäre es unmöglich, über Bioassay -gesteuerte Ansätze zu lokalisieren.

Sie arbeiten daran, die Technik zu patentieren.

Entdeckung eines neuen Antibiotikums

Nach dem Screening nur eine Handvoll von Bodenbakterien entdeckt Mitchells Gruppe ein neuartiges Produkt , cyclothiazomycin C (CC) , ein Antibiotikum, das wirksam gegen gram-positive Bakterien wie Bacillus anthracis ( Milzbrand ) und Staphylococcus aureus ( Staph / MRSA) ist .

"Es ist nicht so gut töten diese Bakterien wie einige klinisch zugelassenen Antibiotika sind , aber das ist nicht der Punkt in diesem frühen Stadium der Wirkstoffentwicklung ", sagte Doktorand Chemie organischer Jonathan Tietz , der Struktur des Antibiotikums bestätigt. "Sie wollen etwas, das einzigartig ist, zu entdecken , denn dann können Sie die Struktur ändern, um seine medizinischen Eigenschaften zu verbessern. Wenn die Verbindung funktioniert nach einem anderen Mechanismus , dann wird eine neue Straße von Arzneimittelresistenzen . "

CC , die zu einer Klasse von Naturstoffen wie Thiopeptide bekannt , gehört , sieht aus wie ein "nicht" Zeichen (siehe unten) . Weiteres Thiopeptid Antibiotikum Thiostrepton , die in den 1950er Jahren entdeckt wurde , wurde zur topischen Anwendung in der Tiermedizin zugelassen.

"Es gibt eine ernsthafte Anstrengungen jetzt in einigen pharmazeutischen Unternehmen , um die therapeutischen Eigenschaften der anderen Thiopeptide verbessern", sagte Mitchell. " Es gibt mehrere klinische Studien im Gange, jetzt mit anderen Mitgliedern der Thiopeptid Klasse. "

Zusammenarbeit

Mitchell sagte der IGB , eine interdisziplinäre Forschungseinrichtung an genomischen Illinois, hergestellt durch die Schaffung einer gemeinsamen Forschungsumgebungdiese Studie möglich .

" Der IGB erleichtert diese Forschung durch die Zusammenführung die richtigen Einheiten auf dem Campus , gleichgesinnte Forscher, die Ressourcen zu teilen , und durch die Förderung der freien Verbreitung von Ideen unter unserer Gruppe ", sagte Mitchell. "Ich habe nicht auf diese Universität mit genau diesen Gedanken kommen, es aus , sich in der Art der Umgebung , dass der IGB fördert geboren wurde. "