Ersetzen Sie gewohnheitsmäßige Antibiotika durch synthetische Moleküle von IBM

Quelle: Originalartikel

IBM-Forscher arbeiten an Substanzen, die zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz von Bakterien beitragen. Das Bild zeigt eines dieser Bakterien, MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus, Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus). Es wurde vorgeschlagen, dass synthetische Drogen dazu beitragen können, der kontinuierlichen Entwicklung von Bakterien entgegenzuwirken.

Die Entdeckung von Penicillin durch Alexander Fleming im Jahr 1928 ist aus zwei Gründen wichtig: Erstens hatten Ärzte die lang erwartete Gelegenheit, Krankheiten wie Lungenentzündung, Gonorrhoe und rheumatisches Fieber zu bekämpfen. Zuvor gab es keine andere Methode, als das Schicksal und die eigene Arbeit der Immunität zu erwarten, zu beobachten und sich darauf zu verlassen. es ist klar, dass es für den Patienten oft tragisch endete. Zweitens führte die Entdeckung die Wissenschaftler zu einer anderen Idee: „Was ist, wenn diese Substanzen, die Bakterien oder Pilze absondern, zur Bekämpfung anderer Infektionskrankheiten verwendet werden können?“

Und seit dieser Zeit begann eine kontinuierliche Suche nach neuen Molekülen wie Penicillin, um die Horden von Bakterien und Pilzen zu bekämpfen, die uns infizieren. Dies ist ein heftiges Rennen, in dem die Zeit gegen Menschen spielt. Bakterien verändern sich mit hoher Geschwindigkeit, und während wir versuchen, sie zu zerstören, versuchen sie zu überleben - auf jeden Fall. Das Unangenehmste dabei ist, dass sich Mikroorganismen in einem solchen "Tauziehen" -Wettbewerb eindeutig mit einem angemessenen Spielraum in ihre Richtung bewegen . Im Mai 2016 stellte eine Forschergruppe mit dem Titel „Überwachung der Resistenz von Mikroorganismen gegen Arzneimittel“ fest, dass jährlich etwa 700.000 Menschen an antibiotikaresistenten Krankheiten sterben (verursacht durch Bakterien, gegen die keines der vorhandenen Antibiotika mehr wirksam ist). Bis 2050 wird ein Anstieg der jährlichen Sterblichkeitsrate von bis zu 10.000.000 Menschen prognostiziert, sofern keine anderen Behandlungsmöglichkeiten gefunden werden.

Die Wissenschaft tut ihr Bestes, um dies zu verhindern. In der Zwischenzeit ist der Großteil mit dem beschäftigt, was Fleming getan hat - Bakterien und Pilze nach geeigneten Substanzen zu durchsuchen. IBM-Forscher haben einen alternativen Weg gewählt und ein synthetisches Molekül geschaffen, das Bakterien von innen zerstört.

Die Entwicklung geht vom schlimmsten Infektionsszenario aus: Resistenz gegen Antibiotika, systemische Infektion, Versagen mehrerer Organe . Und sie haben es geschafft, eine Substanz zu konstruieren, die effektiv gegen die fünf bekanntesten Arten wirkt, die sich durch ihre Resistenz gegen Medikamente auszeichnen, die oft direkt in Krankenhäusern beginnen und den Körper schnell einfangen, was zu einem vollständigen Versagen aller Organe führt.

Natürlich haben die Arbeiten an synthetischen Pharmazeutika gestern nicht begonnen, aber die Aufgaben werden immer noch nicht einfacher. Es ist notwendig, das Mittel biologisch abbaubar zu machen - da es nicht lange bei einer Person verweilen sollte - und nicht zuzulassen, dass gesundes Gewebe zusammen mit der Infektion abgetötet wird. Zum Beispiel sind Antibiotika der „letzten Chance“ extrem giftig und infizieren zusammen mit Bakterien die Leber sowie andere Systeme.

"Wir versuchen, die Immunität nachzuahmen", sagt James Hendrick von IBM. Er und sein Team veröffentlichten das Material in der Zeitschrift Nature Communications. "Das Immunsystem heilt die Mikrobe und zerstört ihre Zellmembran", schreibt der Wissenschaftler. "Wir vernichten die gefangenen fremden Zellen, indem wir ihre eigenen Abwehrmechanismen unterdrücken." "Wenn Sie krank werden, produziert der Körper antibakterielle Peptide - mit anderen Worten, Polymerketten" (dh lange Proteinmoleküle). In letzter Zeit haben sich viele Laboratorien auf die Synthese solcher Moleküle konzentriert.

Laut Hendrick besteht die Hauptschwierigkeit darin, dass Toxine aus den „abgetöteten“ infizierten Zellen in den Blutkreislauf gelangen. Für einzelne oder kleine Mengen ist dies tolerierbar. Aber bei systemischen Infektionen geht die Rechnung in die Millionen, und die toxische Wirkung kann schrecklich sein.

Zuvor, fügt Hendrick hinzu, verfolgten Kunststoffe einen ähnlichen Ansatz und "platzten" jedes Bakterium. Jetzt arbeiten sie von innen heraus.

Darüber hinaus glauben Mitarbeiter von Hendrick, dass diese Art von Medikamenten sogar die Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika im Allgemeinen verringern kann. Das Polymer nutzt die elektrostatische Wechselwirkung - die Anziehung positiver und negativer Ladungen. Es gibt jedoch viele solcher Anziehungspunkte auf der Oberfläche des Bakteriums, und dies bedeutet, dass es auch bei einigen Mutationen des Stammes noch einen Ort gibt, an dem Sie fangen können.

Laut IBM-Berichten ist das Polymer vollständig biologisch abbaubar und wirkt extrem schnell. „Das Tolle ist, dass die neue Materialklasse nach drei Tagen vollständig zerfällt. Tatsächlich wird es eingeführt, erledigt seine Arbeit, zersetzt sich und verlässt den Körper. "

Im Moment wurde das Medikament bisher nur an Mäusen getestet, aber Hendrick glaubt, dass es Zeit ist, die Formel klinischen Studien am Menschen zu unterziehen. Für IBM bedeutet dies, mit Pharmaunternehmen zusammenzuarbeiten, um die erforderlichen Tests zu organisieren und in Zukunft auf der Grundlage der Ergebnisse ein spezifisches Medikament zu entwickeln.

Es hört sich gut an, aber der Weg vom Labortisch zu den Regalen in der Apotheke ist nicht weit. Positive Tests an Mäusen bedeuten nicht, dass bei einer Person automatisch alles auf die gleiche Weise funktioniert. Von größter Bedeutung ist die Wahrscheinlichkeit der Anreicherung einer Substanz in unserem Körper. Die Vorläufer dieses Polymers wurden gerade deshalb verworfen, weil sie nicht wirklich zerfielen und nicht entfernt wurden.

Die Kosten sind skeptisch. Die Synthese ist teurer als die in der pharmazeutischen Industrie verwendeten Antibiotika-Produktionstechnologien, und dies wird den Preis sowohl für produzierende Unternehmen als auch für Endverbraucher erhöhen.

Selbst wenn die hohe Wirksamkeit dieses Arzneimittels nachgewiesen wird, wird sich die Welt nicht weigern, nach anderen Methoden zur Behandlung von Krankheiten ohne den Einsatz von Antibiotika zu suchen - sowie nach Möglichkeiten, das Wachstum von Resistenzen zu verlangsamen. In letzterem Fall kann eine Verringerung der Anzahl der Kaiserschnitte hilfreich sein. das Verbot der Einnahme von Antibiotika bei Infektionen, die nicht auf diese ansprechen (wie Grippe oder Erkältung) oder bei denen das Immunsystem unabhängig damit umgehen kann; reduzierter Einsatz von Antibiotika in der Lebensmittelindustrie .

Obwohl das Medikament das Fortschreiten von Bakterien auf dem Gebiet der Arzneimittelresistenz für einige Zeit hemmen wird (Hendrick verpflichtet sich nicht, vorherzusagen, wie lange es dauern wird), wird es nicht für immer anhalten. „Bakterien sind sehr schlau. Noch ein paar Jahrzehnte werden vergehen, und sie werden herausfinden, wie wir unserem Polymer aus dem Weg gehen können ", warnt Hendrick." Deshalb wird der Krieg mit ihnen niemals enden. "

Ein ausführlicherer Artikel zu dieser Substanz (Guanidin-funktionalisierte Polycarbonate) finden Sie hier (in englischer Sprache).