Yeni Antibiyotikler Bakterilere Küçük Toksik Zincirler Takmayı Vaat Ediyor

Geçtiğimiz son 40 yılda hiçbir yeni antibiyotik sınıfı keşfedilmedi; doğadaki en erişilebilir insanların çoğu zaten bulundu. Öte yandan yeni nesil antibiyotikleri sıfırdan geliştirme ve test etme süreci yavaş ve zor bir süreçtir ancak modern tıbbın onlara ihtiyacı var. Dünya Sağlık Örgütü'ne göre, antibiyotikler ortalama insan ömrüne yaklaşık 20 yıl ekledi. Fakat bakteriler antibiyotik direncini geliştirdikçe bu ilaçların koruyucu yararları kaybolmaktadır.

Bryan Davies liderliğindeki UT Austin takımı, yaptıkları konsept çalışmada, zararlı bakterileri öldürdükleri anlamına gelen, antimikrobiyal etkileri olup olmadığını görmek için yaklaşık 800.000 molekül peptidini taradı. Burada ölen binlerce E. coli bakterisi bu ilaçların potansiyel antibiyotikler olduğunu işaret ediyor.. Halen kullanılan bazı antibiyotikler peptitlerdir. Araştırmacılar, binlerce yeni potansiyelin insanlarda gerçekten etkili ve güvenli olup olmadığını belirlemek için izleme araştırması gerektiğinin altını çiziyorlar ancak çalışma sırasında, P7 olarak adlandırdıkları bir molekülün diğer patojen bakterileri öldürdüğünü ve farelerde güvenli olduğunu belirttiler.

SLAY (Surface Lokalized Antimicrobial Display) olarak adlandırılan bu yöntemle bir kişi, yüzlerce binlerce benzer peptide günümüz metodlarına göre daha hızlı ve daha uygun maliyetle tarayabilmektedir. Araştırmacı Davies, bu yöntemin yeni antibiyotik aramak için standart bir araç haline geldiğini görmek istiyor.

Davies "Peki, eğer kendi çıkarlarını ve kendi peptidlerini takip etmek için bu sistemi kullanan binlerce grubumuz varsa?" siye sorarken "Bir kere bu boyuttaki bir topluluğu etkinleştirdikten sonra, gerçekten etkili yeni bir antibiyotik bulma şansınızın daha iyi olduğunu düşünüyorum." diye ekliyor.

Bu çalışmada önemli bir gelişme, bakterilerin kendileri için toksik olabilecek moleküller üretmelerini ve bu moleküllerin konak bakterileri ile nasıl etkileşime girdiğini kontrol etmelerini sağlamaya çalışıyordu.

Davies bir bakterinin, bu tür bileşimler bizim için ucuz ve hızlı bir şekilde sentezleyebileceğini, ardından bileşiği kendisi üzerinde test edip rapor edip bize bu bileşiğin bir antimikrobiyal olup olmadığını bize söyleyebileceğini belirtiyor.

Araştırmacıların çözümü, bir ucu hücre zarına sabitlenmiş, diğer ucu kısmı serbest yüzen bir parça peptit ve kısmen zincir olan bir hücre yüzeyi molekülü üretmek için bakterileri genetik olarak mühendislik yapmaktı. Bu tasarım, peptidin dolaşımına izin vermektedir ve bakteriyel hücre yüzeyi ile temasa geçer; sanki kan dolaşımınızdaki bir ilaç gibi serbestçe ancak diğer yakındaki bakterilerle etkileşime girmeden yüzmesini mümkün kılmaktadır,

Zincirlerin her bir versiyonunun yalnızca onu üreten bakterilerle etkileşime girmesini sağlayarak, araştırmacılar daha sonra etkinlikte büyük bir sıçrama yapabilir. Her biri genetik olarak zincirin biraz farklı bir versiyonunu üretmek üzere tasarlanmış yüzbinlerce suş yaratabilirler ve bu suşların hepsini büyütmek için aynı test tüpüne koyabilirler. Yüz binlerce deneyi aynı anda çalıştırarak, yöntemleri önceden muazzam miktarda zaman ve maliyet tutan çalışmaları çok ucuza ve kısa sürede gerçekleştirebilirler.

Bu işlemin bir kısmı, 1990’larda UT Austin'den George Georgiou tarafından geliştirilen bakterilerin yüzeylerinde proteinler veya peptitler üretmesini mümkün kılan bir tekniğe dayanır.

Hangi zincirlerin (peptitlerin) konakçılarını öldürdüğünü öğrenmek için, bilim adamları hangi versiyonların başlangıçta bakteriler tarafından üretildiğini ve hangilerinin sonunda üretildiğini tanımlamak için gen dizilimi kullanmaktadır.

Araştırmacı ekip P7'nin patojenleri öldürdüğünü keşfettikten sonra, bu molekülün binlerce ince varyasyonunu yaratmayı ve bunları daha etkili bir versiyonu aramak için aynı tarama süreci boyunca çalıştırmayı planlıyor.