Wie Antibiotika Funktion in lebenden Bakterien können auf Old Drugs verbessern und zu beschleunigen Entwicklung intelligenterer Antibiotika Um TB Kampf

Weill Cornell Medical College Forscher berichten, dass Massenspektrometrie, ein Werkzeug, die derzeit zur Erkennung und Messung von Proteinen und Lipiden , kann auch erlauben nun Biologen "sehen", zum ersten Mal genau, wie Medikamente wirken in lebenden Zellen , um infektiöse Mikroben zu töten. Dadurch können die Wissenschaftler in der Lage, die Verbesserung bestehender sein Antibiotika und entwerfen neue , intelligentere diejenigen zu tödlichen Infektionen, wie zu kämpfen Tuberkulose . Die neue Studie wurde in den frühen Online-Ausgabe veröffentlicht Wissenschaft .

"Die Entwicklung von Antibiotika ist seit mehreren Jahrzehnten und viele infektiöse Mikroben installiert wurden, werden Drogen-resistenten ", sagt Senior Investigator der Studie , Dr. Kyu Y. Rhee , eine Infektionskrankheit, Experten, der außerordentlicher Professor für Medizin in der Abteilung ist Infektionskrankheiten und Associate Professor für Mikrobiologie und Immunologie am Weill Cornell Medical College . "Wir müssen die Antibiotika- Pipeline aufzufüllen und unsere Studienergebnisse stellen eine leistungsstarker neuer Ansatz für genau das zu tun . "

Die Notwendigkeit, die Entwicklung neuer Antibiotika ist vielleicht nirgendwo dringlicher als für die Behandlung von Tuberkulose, TB , die das einzelne führende bakterielle Todesursache weltweit ist , und mit der Entstehung der nun insgesamt Medikamentenresistenz , einem ungeprüften globalen Gesundheitskrise .

" Aktuelle TB -Behandlungen sind lang und komplex , mit einer Mindestdauer von sechs Monaten , und oft zu Therapieversagen und der paradoxen Entstehung von Mehrfachresistenzen ", sagt Dr. Rhee , der auch Associate behandelnden Arzt auf NewYork- Presbyterian Hospital / Weill Cornell Medical Center. "Wir sind noch mit den Antibiotika, die zunächst für TB vor etwa 50 Jahren entwickelt wurden. "

Die meisten TB-Medikamente - sowie Antibiotika für andere Infektionen - wurden durch eine Kombination von empirischen Ansätze entwickelt , erklärt Dr. Rhee . " Allerdings ist es nicht möglich gewesen war, zu wissen, was das Medikament innerhalb der Bakterien zu tun . "

Diese Situation hat sich nun geändert . Dr. Rhee und seine Kollegen , die Ermittler sind von den National Institutes of Health , angewandte moderne Technologien, die aus der Benutzung Massenspektrometrie stammen direkt visualisieren, was passiert, wenn diese Medikamente zu infiltrieren TB -Zellen. Sie können " Uhr ", auf einer grundlegenden biochemischen Ebene , was passiert, sowohl für die Antibiotikum und Infektion von Bakterien mit der Zeit , nachdem das Medikament verabreicht wird.

Massenspektrometrie, einfach ausgedrückt , ist ein Werkzeug, das einzelne Moleküle wiegt als ein Weg , um sie zu identifizieren. Es wurde zuerst in der Physik verwendet, aber hat zu vielen Disziplinen erweitert werden, um den Wissenschaftlern helfen, zu identifizieren Moleküle und bestimmen die Menge jeder Art in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen. Fortschritte in der Massenspektrometrie haben es möglich gemacht für Biologen , um das Werkzeug in den letzten Jahren zu nutzen , und mit dieser Studie bewerten die intrazelluläre Schicksal und Aktionen von kleinen Wirkstoffmolekülen .

Diese Studie ist die erste, Massenspektrometrie zeigen, können auch geeignet ist, die Wirkung von Antibiotika auf Wohnen, intakte Bakterienzellen zu verstehen.

In der Studie ausgesetzt Dr. Rhee Forschungsteam TB bis para -Aminosalicylsäure (PAS) , das vor mehr als 50 Jahren entwickelt wurde , und ist immer noch ein Teil der Multi- Drogen-Regime verwendet werden, um resistente Tuberkulose zu behandeln. Es ist die zweitälteste TB Medikament auf dem Markt .

Das Medikament wurde vermutlich durch die Hemmung eines Enzyms , mit der Bakterien Folate , eine wichtige Klasse von Nährstoffen, die Menschen zu erwerben , indem sie essen zu synthetisieren, zu arbeiten, aber Bakterien müssen sich auf ihre eigenen zu machen. "Viele daher angenommen, dass das Medikament störte Folsäure -Synthese in der TB-Bakterium , indem sie als ein Verschlussstecker , der diesen Weg blockiert ", sagt Dr. Rhee .

Doch die Forscher tatsächlich festgestellt , wenn es zutrifft, PAS verhindert die Nutzung der natürlichen Vorstufen zur Folate synthetisieren , einmal in TB , PAS selbst dreht auch giftig . "PAS ist ein Agent, der Maschinen TB Zelle nutzt, um es in ein Gift zu machen. Auf diese Weise ist es nicht einfach zu töten die Zelle durch Anhalten die Versorgung mit Lebensmitteln , verwandelt sich auch in eine tödliche Droge ", sagt Dr. Rhee .

Die Forscher untersuchten auch eine andere Droge, Sulfonamid ( Sulfonamide ), die eine 80 -jährige Klasse von Antibiotika sind bekannt, viele Infektionen zu besiegen , aber nicht TB erfolgreich .

"Wissenschaftler dachten Sulfa nicht TB Zellen eindringen , aber wir haben gesehen , mittels Massenspektrometrie , dass es getan hat , in der Tat , geben Sie die Bakterien. Aber das einmal drinnen waren TB-Bakterien in der Lage, den Wirkstoff abzubauen ", sagt Dr. Rhee . Dieser Befund legt nahe, den Forschern , dass es vielleicht möglich, die Sulfonamid -Molekül zu modifizieren , so dass es einem Abbau durch TB Bakterien widersteht .

" Beide Ergebnisse waren völlig unerwartet ", sagt Dr. Rhee . " Die Ergebnisse der Studie zeigen uns, dass manchmal gibt es eine tiefe Kluft zwischen was wir denken, ein Medikament tut und wie es tatsächlich funktioniert innerhalb der Zellen . "

"Die Macht der Massenspektrometrie ist nun offensichtlich , und wir können es kaum erwarten , es zu benutzen , um alle aktuellen Cocktail von Medikamenten zur Behandlung von TB , um Wege zu finden, sie zu verbessern zu testen ", sagt Dr. Rhee . " Das Beste von allem ist die Verwendung dieses Tools zu entwerfen und zu testen, die dringend benötigte nächste Generation der effektivsten Anti -TB -Agenten zu sein."