Biologen an der Universität von Kalifornien, San Diego haben eine revolutionäre neue Methode zur Identifizierung und Charakterisierung entwickelt Antibiotika Ein Fortschritt, der zur Entdeckung neuer Antibiotika führen könnte Antibiotika resistente Bakterien zu behandeln.
Die Forscher , die ihre Ergebnisse in dieser Woche die frühe Online-Ausgabe der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, machten ihre Entdeckung durch die Entwicklung einer Art und Weise , um das Äquivalent einer Autopsie an Bakterienzellen durchzuführen.
" Dies wird ein leistungsfähiges neues Werkzeug zur Identifizierung von Verbindungen , die Bakterien zu töten und zu bestimmen, wie sie arbeiten, bieten", sagte Joseph Pogliano , Professor für Biologie an der UC San Diego , der das Forscherteam leitete . " Einige Bakterien haben eine Resistenz gegen jede bekannte Klasse von Antibiotika , und wenn diese multiresistenter Bakterien eine Infektion verursachen , fast unmöglich zu behandeln sind, sie sich entwickelt . Es besteht ein dringender Bedarf an neuen Antibiotika fähig Behandlung von Infektionen, die durch Antibiotika resistente Bakterien verursacht werden. "
Die Centers for Disease Control and Prevention erließ einen alarmierenden Bericht im März, dass Antibiotika-resistenten Stämmen von Carbapenem-resistenten Enterobacteriaceae oder CRE , gefunden worden war , um Infektionen bei Patienten, die in fast 200 Krankenhäusern in den Vereinigten Staaten allein verursachen. Weil keine Antibiotika auf dem Markt effektiv bei der Behandlung dieser Infektionen sind , etwa die Hälfte der Patienten sterben an CRE Infektionen. Diese Ausbrüche sind schwierig zu enthalten , und in ein 2011 Ausbruch Klebsiella Lungenentzündung an den US National Institutes of Health Clinical Center, trotz strenger Verfahren zur Infektionskontrolle zu verbreiten die Bakterien und wurde in die Kanalisation und Medizinprodukte, die den üblichen Dekontaminationsprotokollegewesen war, festgestellt.
"Wir sind endlich aus der Wundermittel laufen ", sagte Pogliano , die die Geschichte beschrieben: Das Antibiotikum Penicillin wurde zum ersten Mal in den späten 1920er Jahren entdeckt , und erhielt breite klinische Anwendung in den 1940er Jahren. Allerdings entwickelte sich schnell Bakterien Resistenz gegen Penicillin , so neue und bessere Versionen entwickelt. Seit dieser Zeit hat sich eine kontinuierliche Rennen wurde gekämpft, um neue Antibiotika , um einen Schritt voraus zu der sich entwickelnden Widerstand bleiben identifizieren. In der 2011 Ausbruch der Klebsiella, entwickelte sich die Bakterien Resistenz sogar Colistin, ein Medikament of last resort wegen seiner schweren Nebenwirkungen .
In den letzten 25 Jahren hat sich die Zahl der neuen Antibiotika in die Klinik drastisch zurückgegangen. Zur gleichen Zeit haben die Bakterien weiter Beständigkeit gegen alle derzeit verfügbaren Medikamente zu entwickeln , wodurch die aktuelle kritische Situation . Eines der Hauptproblemebei der Identifizierung neuer Antibiotika und bringen sie auf den Markt ist ein Mangel an Verständnis, wie die Moleküle zu arbeiten.
" Es ist einfach, Tausende von Molekülen , die töten Bakterien zu identifizieren ", erklärte Kit Pogliano , Professor für Biologie und ein Co-Autor des Papiers. " Der schwierige Teil ist Kommissionierung der Gewinner von den Verlierern und Wahl -Moleküle, die die besten Kandidaten für die Wirkstoffentwicklung sind . Eine wichtige Information für diese Wahl notwendig ist Wissen, wie das Medikament wirkt , aber das ist traditionell schwer Informationen zu erhalten , in der Regel erfordern Monaten intensiver Arbeit . Wir haben Methoden des 21. Jahrhunderts , die in nur zwei Stunden diese Informationen , so dass schnellere Priorisierung neuer Moleküle . Dies eröffnet die Entdeckung Pipeline , so dass wir neue Moleküle mit Potenzial schneller identifizieren angewendet , die Klinik für die Behandlung von multi-drug - resistente Erreger geben . "
Ein Schlüssel zu diesem neuen Ansatz war die Kombination aus Mikroskopie und quantitative Biologie -Tools. "Wir mussten alle der Zellbiologie und quantitative biologischen Methoden für die Erzeugung der Daten selbst zu entwickeln und benötigt eine Menge Arbeit , aber jetzt , dass wir die Verfahren arbeiten, ist es sehr aufregend ", sagte Poochit Nonejuie , ein Doktorand in die Abteilung für Biologische Wissenschaften und ein weiterer Co-Autor . " Meine Kollegen Chemie kann mir ein neues Molekül in der Früh und am Nachmittag kann ich sie wahrscheinlich die zelluläre Signalwege , die sie gezielt zu erzählen. Es ist überwältigend , wie mächtig die Technologie ist . "
Die UC San Diego Biologen sagen, dass ihre neue Methode ist nicht nur Spiel ändern sich, aber verspricht, zu revolutionieren, wie Wirkstoffforschungsteamsführen ihre Studien . Mit den bisherigen Methoden zu verstehen, wie ein Antibiotikum Arbeiten erfordert viele verschiedene biochemische Tests durchgeführt werden, was viel Zeit und relativ große Mengen der Verbindung , die fast immer knapp ist , wenn es zum ersten Mal entdeckt erfordert .
"Unsere neue Methode ist das erste Mal, dass ein einzelner Test durchgeführt werden kann und zu identifizieren, die wahrscheinlich Wirkmechanismus für eine neue Verbindung ", sagte Joseph Pogliano . Er bemerkte, dass Postdoc Anne Lamsa hat die Methode miniaturisiert , so dass es nur ein paar Nanogramm eines jeden Medikamentenkandidaten erfordert , Erhaltung Moleküle, die oft nur in kleinen Mengen zur Verfügung stehen.
"Es ist auch schneller und können leicht für Hochdurchsatz- Wirkstoffforschungsaktivitäten angepasst werden", fügte er hinzu. " Diese Methode wird es uns ermöglichen , schneller zu Chemikalien, die Bakterien zu töten , die die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen zu identifizieren. Zu verstehen, wie Antibiotika Arbeit ist der Schlüssel zum Verständnis , wie sie Widerstand zu entwickeln. "
Pogliano sagte sein Forschungsteam , die sich auch Mike Burkart , eine Chemie und Biochemie -Professor , werden weiterhin ihre Untersuchungen auf Antibiotika. "Wir sind jetzt mit dieser Methode , um nach neuen Molekülen gegen Antibiotika-resistente Bakterien aktiv suchen", sagte er.