Moleculă sintetică pentru infecții rezisente

Mecanismul de ucidere în patru etape al polimerului: (1) polimerul încărcat pozitiv se leagă de suprafața celulei bacteriei, (2) încărcătura polimerului intră în membrana celulei bacteriei, (3) penetrează în citoplasma bacteriană, un fluid care umple celula și (4) precipită substanțele citoplasmei pentru a distruge bacteria.

O echipă de cercetători de la Institutul de Bioinginerie și Nanotehnologie (IBN) al Agenției pentru Știință, Tehnologie și Cercetare și IBM Research a produs o nouă moleculă sintetică care poate viza și ucide cinci bacterii rezistente la medicamente. Acest polimer sintetic s-a dovedit a fi netoxic și ar putea permite noi clase de medicamente care să trateze rezistența la antibiotice.

Moleculele sintetice sunt numite policarbonați, sunt biodegradabili și netoxici pentru celulele umane. În esență, polimerul sintetic încărcat pozitiv intră într-un corp viu și se leagă în mod specific la anumite bacterii prin plasarea pe o încărcătură negativă a membranei microbiene. Odată atașat la bacterii, polimerul traversează membrana celulară și declanșează solidificarea proteinelor și a ADN-ului în celulă, ucigând bacteriile.

„Am demonstrat primul exemplu al unei macromolecule sintetice biodegradabile cu activitate antimicrobiană cu spectru larg la șoareci, un mecanism unic de ucidere și fără toxicitate”, a spus Yi Yan Yang, unul dintre autorii studiului. „Odată ce polimerul iși termina sarcina de a ucide bacteriile, acesta va fi degradat în mod natural după trei zile si nu va rămâne în organism. Acest agent antimicrobian arată o mare promisiune pentru tratamentul și prevenirea infecțiilor rezistente”.

În experimentele cu șoareci moleculele au avut succes în eradicarea a cinci bacterii cunoscute în spitalele din întreaga lume. Procesul nu a arătat semne notabile de toxicitate la șoareci și, în urma tratamentelor multiple, bacteriile nu au prezentat semne de dezvoltare a rezistenței la polimeri.

Cercetătorii de la IBM au lucrat câțiva ani pentru a dezvolta polimeri sintetici care au o varietate de utilizări medicale. În 2012, o echipă de cercetare a descoperit așa-numiții „polimeri ninja”. Descoperirea că aceste molecule sintetice ar putea viza și ucide bacteriile au dus la o serie incitantă de descoperiri pe care echipa le numește „terapeutica macromoleculară”.

„În 2016, am demonstrat eficacitatea polimerilor sintetici pentru a combate bolile virale mortale”, a explicat James Hedrick, de la IBM Research. Cercetarile curente pentru tratarea infecțiilor bacteriene completează capacitatea noastră de a trata  un spectru de boli infecțioase cu un singur si nou tip de mecanism fară a prezenta rezistență.

Următoarea fază a cercetării este de a lucra pentru a dezvolta tehnologia într-un tratament specific antimicrobian care poate fi testat clinic la om si sperăm să devină un nou mod de a trata infecțiile.

Studiul a fost publicat în revista Nature Communications.

Sursa: Institutul de Bioinginerie și Nanotehnologie