Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Pluskwiaki Podisus maculiventris wytwarzają antybiotyk zwany tanatyną, który zaburza proces powstawania zewnętrznej błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych. Naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu odkryli, że dzieje się tak dzięki nieznanemu dotąd mechanizmowi. Wg Szwajcarów, można i należy go wykorzystać do opracowania nowej klasy leków.

W dobie narastającej lekooporności jednym z największych wyzwań pozostaje zidentyfikowanie nowych mechanizmów, działających na niebezpieczne bakterie Gram-ujemne. Do grupy tej należą, m.in.: pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), które wywołują zagrażające życiu infekcje płuc czy różne szczepy pałeczek okrężnicy (Escherichia coli).

Połączony zespół akademików z Uniwersytetu i Politechniki Federalnej w Zurychu (ETHZ) odkrył ostatnio, że tanatyna nie dopuszcza do tworzenia zewnętrznej błony bakterii Gram-ujemnych (błona ta blokuje potencjalnie toksycznym cząsteczkom dostęp do komórki).

Za pomocą najnowocześniejszych metod Szwajcarzy stwierdzili, że tanatyna zaburza transport lipopolisacharydów (LPS) do zewnętrznej błony. Zwykle szlak transportowy składa się z superstruktury 7 białek, które tworzą pomost rozciągający się od błony wewnętrznej, przez peryplazmę, po błonę zewnętrzną (ścianę komórkową). Dzięki pomostowi LPS dostają się do powierzchni komórki, gdzie stają się ważną częścią błony zewnętrznej. Tanatyna hamuje jednak interakcje białkowe konieczne do powstania pomostu. Przez to lipopolisacharydy nie mają jak dotrzeć do celu i biogeneza całej ściany komórkowej zostaje zahamowana. Jak można się domyślić, dla bakterii jest to zjawisko śmiertelne.

To nieznany dotąd mechanizm działania antybiotycznego [...] - podkreśla John A. Robinson z Uniwersytetu w Zurychu.

Mechanizm, który opisano na łamach Science Advances, jest już wykorzystywany przez firmę Polyphor AG do opracowania substancji nadających się na leki. Mają one blokować interakcje białkowe w komórkach bakteryjnych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chcielibyście wiedzieć, jaka kombinacja antybiotyków najlepiej zadziała na konkretnego pacjenta? I znaleźć ją w 12, a może nawet w 6 godzin, na miejscu? A może marzy się wam przeszukiwanie tysięcy próbek naraz w poszukiwaniu swoistych przeciwciał? To wszystko umożliwia nowy chip stworzony przez naukowców z IChF PAN. Jest tani, szybki i wiarygodny. Może zastąpić szybkie testy immunochromatograficzne i daje pacjentom większe szanse na pokonanie zakażenia.
      Nowe narzędzie diagnostyczne tworzy zespół pod kierunkiem prof. Piotra Garsteckiego. W pracy opublikowanej w Micromachines badacze wykazali, że połączenie kilku różnych, prostych metod pozwala stworzyć przyjazny użytkownikom zestaw do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki. Nowy chip wykorzystuje mniej odczynników i antybiotyków niż standardowy antybiogram na agarowej pożywce, a jego użycie jest tak proste jak Etestu. Użytkownik może też wybrać sposób wizualizacji wyników, np. wykorzystując metaboliczne wskaźniki obecności bakterii, barwniki fluorescencyjne albo efekt kolorymetryczny.
      Chcieliśmy zbadać antybiotykowrażliwość najprościej, jak tylko się da, nie tylko dla pojedynczej substancji bakteriobójczej, ale także dla ich kombinacji albo w różnych warunkach - wyjaśnia dr Ladislav Derzsi, jeden z autorów pracy nadzorujący projekt. By stworzyć nasz chip, połączyliśmy kilka rzeczy odkrytych zupełnie niezależnie. Wykorzystaliśmy np. standardowe techniki fotolitografii i litografii tworzyw sztucznych, powszechnie używane do produkcji tzw. laboratoriów chipowych (LOC), i połączyliśmy je z techniką druku bezkontaktowego na specjalnie dla nas zaprojektowanej maszynie. Dzięki połączeniu tych metod naukowcy są w stanie precyzyjnie zakraplać mikroskopijne ilości dowolnej cieczy w mikrodołki chipu na podobnej zasadzie, jak działają drukarki atramentowe lub laserowe. W prezentowanym badaniu zakraplane były roztwory antybiotyków w różnym stężeniu i różnych kombinacjach. Drukarki mają maleńkie dysze i wykorzystując siły piezoelektryczne, potrafią precyzyjnie dostarczać w żądany punkt określoną objętość atramentu: nanolitry, pikolitry, ba, nawet femtolitry - mówi dr Derzsi. My robimy podobnie, tyle że zamiast atramentu dostarczamy antybiotyki i nie na papier, lecz do mikrodołków z plastycznego elastomeru. Rozpuszczalnik, czyli woda, odparowuje, a to, co zostaje, to mikroskopijna dawka antybiotyku. W opisywanym badaniu mikrodołki były stosunkowo duże, miały 1 mm średnicy i pojemność ok. 0,67 mikrolitra. Na każdym chipie umieściliśmy 1024 takie celki. To o rząd wielkości więcej niż na standardowych płytkach, które mają 96 dołków i to mimo że nasza konstrukcja jest o połowę mniejsza. Co więcej, zmniejszając indywidualne rozmiary każdej celki, liczbę mikrodołków można zwiększyć nawet do 10000 na standardowych rozmiarów chip - dodaje naukowiec.
      By ułatwić korzystanie z nowej metody, badacze owijają chipy taśmą polimerową, by odciąć dostęp powietrza, a następnie poddają je działaniu próżni. W ten sposób sprzęt jest dostarczany do końcowego użytkownika w postaci sterylnej, w podciśnieniu. W wersji komercyjnej zapewne dodatkowo pakowalibyśmy chipy próżniowo tak, jak to się robi z żywnością - wyjaśnia dr Derzsi. Użytkownik musi tylko odpakować płytkę, wprowadzić roztwór bakterii zwykłą, dostępną na rynku pipetą, a potem dodać niewielką ilość oleju, który rozdziela dołki i pomaga uniknąć ich krzyżowego skażenia. Później trzeba już tylko włożyć płytkę do cieplarki i... czekać na wynik. Po zadanym czasie można odczytać, jaka kombinacja antybiotyków i w jakich stężeniach działa najlepiej; innymi słowy, zobaczyć, gdzie bakterie rosną niechętnie lub wcale.
      Wielką zaletą nowego systemu diagnostycznego jest jego elastyczność. Można wytwarzać sterylne zestawy pod dyktando odbiorcy, z różnymi antybiotykami w różnych kombinacjach. My badaliśmy na jednej płytce 6 pojedynczych antybiotyków w ośmiu różnych stężeniach i –  dla zwiększenia precyzji – w ośmiu powtórzeniach. Testowaliśmy też ich kombinacje, umieszczając w jednym mikrodołku po dwa z sześciu badanych antybiotyków i sprawdzając ich działanie w szeregu powtórzeń. Można zresztą badać połączenia wielu antybiotyków, inhibitorów i substancji pomocniczych, wstrzykując je do jednej celki w zadanych przez odbiorcę kombinacjach - mówi dr Derzsi - ale zwykle lekarze nie podają pacjentowi więcej niż dwóch, by nie przeciążać jego organizmu. Dzięki naszej metodzie mogą pobrać od chorego próbkę i sprawdzić, który antybiotyk lub jakie ich połączenie zadziała optymalnie w tym konkretnym przypadku, czyli zidywidualizować leczenie, zamiast polegać na statystycznych uogólnieniach. A przecież każdy z nas reaguje na terapię nieco inaczej, nawet jeśli chorobę wywołały te same mikroby. Chodzi o mikroflorę, indywidualną zmienność metabolizmu i wiele innych czynników. Można zatem powiedzieć, że opracowana w IChF PAN metoda to krok przybliżający nas w stronę medycyny spersonalizowanej. Z drugiej strony, to wielka pomoc nie tylko dla klinicystów, ale i dla badaczy próbujących znaleźć nowe, nieoczywiste połączenia antybiotykowe, które działałyby lepiej od tych powszechnie znanych.
      Choć praca zespołu prof. Garsteckiego skupiała się na antybiotykowrażliwości bakterii, sama metoda ma potencjał, by po wprowadzeniu pewnych zmian można ją było wykorzystywać także np. do identyfikacji swoistych genów albo przeciwciał. Zwłaszcza że byłoby to ekonomiczne. Pojedyncza płytka nie powinna kosztować więcej niż 5 euro. Metody mikrofluidyczne mają jeszcze jedną zaletę: poszukując nowych leków, naukowcy często mają do dyspozycji bardzo ograniczoną liczbę potencjalnie leczniczych substancji. Dzięki drukowi bezkontaktowemu mogą przetestować więcej różnych stężeń i kombinacji takich leków in spe, zanim zabraknie im substratu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bakterie coraz częściej nabywają oporności na stosowane przez nas antybiotyki. Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Danii zauważyli, że składnik konopi siewnych, kannabidiol (CBD), wspomaga działanie antybiotyków. To już kolejne badania wskazujące, że CBD może być skuteczny w walce z infekcjami bakteryjnymi.
      Problem antybiotykooporności narasta na całym świecie i naukowcy od lat alarmują, że jeśli nic się nie zmieni i nie będziemy w stanie opracowywać coraz to nowszych skuteczniejszych antybiotyków, to w przyszłości ludzie mogą zacząć umierać na choroby, które od dziesięcioleci nie stanowią dla nas zagrożenia.
      Dlatego tez trwają prace nie tylko nad nowymi antybiotykami, ale też nad składnikami wspomagającymi ich działanie. Jednym z takich składników może być kannabidiol.
      Janne Kudsk Klitgaard i Claes Sondergaard Wassmann informują na łamach Scientific Reports o wynikach swoich badań. Gdy zastosowali oni CBD wraz z antybiotykami zauważyli, że takie połączenie bardziej efektywnie zwalcza bakterie niż same antybiotyki. Potrzebowaliśmy mniej antybiotyku by zabić daną liczbę bakterii, mówią naukowcy.
      Podczas badań CBD zostało użyte do wzmocnienia działania bacytracyny przeciwko bakteriom Gram-dodatnim. Okazało się, że składnik konopii wspomaga zwalczanie metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA), Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes oraz metycyliooporny Staphylococcus epidermidis. Kombinacja taka nie działa jednak na bakterie Gram-ujemne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Algorytmy do maszynowego uczenia się pozwoliły specjalistom z MIT zidentyfikować nowe potężne antybiotyki. Podczas testów laboratoryjnych nowe związki zabiły jedne z najtrudniejszych w zwalczaniu bakterii chorobotwórczych, w tym szczepy oporne na działanie wszystkich znanych antybiotyków. Jakby tego było mało, umożliwiły one zwalczenie infekcji w dwóch różnych mysich modelach chorób.
      Naukowcy wykorzystali model komputerowy, który pozwala na przeanalizowanie w ciągu zaledwie kilku dni działania setek milionów związków chemicznych. Taka analiza pozwala na wybór do dalszych badań najbardziej obiecujących środków. Uczeni szukają związków, które zabijają bakterie w inny sposób, niż obecnie znane antybiotyki.
      Chcieliśmy stworzyć platformę, która pozwoliłaby nam na wykorzystanie sztucznej inteligencji do zapoczątkowania nowej epoki w odkrywaniu antybiotyków. Dzięki takiemu podejściu natrafiliśmy na zadziwiającą molekułę, która jest jednym z najpotężniejszych znanych antybiotyków, mówi profesor James Collins z MIT.
      Przy okazji zidentyfikowano wiele innych obiecujących kandydatów na antybiotyki. Substancje te dopiero będą testowane. Uczeni uważają, że ich model można wykorzystać również do projektowania nowych leków.
      Model maszynowego uczenia się pozwala nam masowo badać związki chemiczne. Przeprowadzenie takich badań w laboratorium byłoby niemożliwe ze względu na koszty, dodaje Regina Barzilay z Computer Science and Artificial Intelligencje Laboratory (CSAIL) na MIT.
      Przez ostatnich kilkadziesiąt lat wynaleziono niewiele nowych antybiotyków, a większość z tych nowych to lekko istniejące wersje wcześniej istniejących. Obecnie wykorzystywane metody badania związków chemicznych pod kątem ich przydatności do produkcji antybiotyków są niezwykle kosztowne, wymagają dużo czasu i zwykle pozwalają zbadać wąską grupę mało zróżnicowanych środków.
      Stoimy w obliczu rosnącej antybiotykooporności. Z jednej strony problem ten spowodowany jest coraz większą liczbą antybiotykoopornych patogenów, a z drugiej – powolnym postępem na tym polu, mówi Collins. Coraz częściej pojawiają się głosy, że ludzie mogą zacząć umierać na choroby zakaźne, na które nie umierali od dziesięcioleci. Dlatego też niezwykle pilnym zadaniem jest znalezienie nowych antybiotyków. Niedawno informowaliśmy o odkryciu antybiotyków, które zabijają bakterie w niespotykany dotąd sposób.
      Pomysł wykorzystania komputerów do identyfikowania potencjalnych antybiotyków nie jest nowy, dotychczas jednak obliczenia takie były albo niezwykle czasochłonne, albo niedokładne. Nowe sieci neuronowe znacznie skracają czas obliczeń.
      Naukowcy z MIT dostosowali swój model obliczeniowy tak, by poszukiwał związków chemicznych mogących być zabójczymi dla E. coli. Swój model trenowali na około 2500 molekuł, w tym na około 1700 lekach zatwierdzonych przez FDA i około 800 naturalnych produktach o zróżnicowanych strukturach i działaniu.
      Po zakończonym treningu sieć neuronowa została przetestowana na należącej do Broad Institute bazie Drug Repository Hub, która zawiera około 6000 związków. Algorytm znalazł tam molekułę, która miała strukturę inną od wszystkich istniejących antybiotyków i o której sądził, że będzie wykazywała silne działanie antybakteryjne. Naukowcy najpierw poddali tę molekułę badaniom za pomocą innego modelu maszynowego i stwierdzili, że prawdopodobnie jest ona mało toksyczna dla ludzi.
      Halicyna, bo tak nazwano tę molekułę, była w przeszłości badana pod kątem jej przydatności w leczeniu cukrzycy. Teraz naukowcy przetestowali ją na dziesiątkach szczepów bakterii pobranych od ludzi. Okazało się, że zabija ona wiele antybiotykoopornych patogenów, w tym Clostridium difficile, Acinetobacter bumannii czy Mycobacterium turebculosis. Jedynym patogenem, który oparł się jej działaniu była Pseudomonas aeruginosa, powodująca trudne w leczeniu choroby płuc.
      Po pomyślnych testach in vitro rozpoczęto badania na zwierzętach. Halicynę użyto do leczenia myszy zarażonej wcześniej opornym na działanie wszystkich znanych antybiotyków szczepem A. baumannii. Halicyna w ciągu 24 godzin zwalczyła infekcję u zwierząt.
      Wstępne badania sugerują, że nowy antybiotyk działa poprzez zaburzanie u bakterii możliwości utrzymania gradientu elektrochemicznego w błonie komórkowej. Gradient ten jest niezbędny m.in. do wytwarzania molekuły ATP, niezbędnego nośnika energii. Bakterie pozbawione ATP giną. Naukowcy uważają, że bakteriom będzie bardzo trudno nabyć oporność na taki sposób działania antybiotyku.
      Podczas obecnych badań uczeni stwierdzili, że w ciągu 30 dni leczenia u E. coli w ogóle nie rozwinęła się oporność na halicynę. Tymczasem np. oporność na cyprofloksacynę zaczyna się u E. coli rozwijać w ciągu 1-3 dni od podania, a po 30 dniach bakteria jest 200-krotnie bardziej oporn działanie tego środka.
      Po zidentyfikowaniu halicyny naukowcy wykorzystali swój model do przeanalizowania ponad 100 milionów molekuł wybranych z bazy ZINC15, w której znajduje się około 1,5 miliarda molekuł. Analiza trwała trzy doby, a sztuczna inteligencja znalazła 23 molekuły, które są niepodobne do żadnego istniejącego antybiotyku i nie powinny być toksyczne dla ludzi. Podczas testów in vitro stwierdzono, że 8 z tych molekuł wykazuje właściwości antybakteryjne, z czego 2 są szczególnie silne. Uczeni planują dalsze badania tych molekuł oraz analizę pozostałych związków z ZINC15.
      Naukowcy planują dalsze udoskonalanie swojego modelu. Chcą np. by poszukiwał on związków zdolnych do zabicia konkretnego gatunku bakterii, a oszczędzenia bakterii korzystnych dla ludzi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Poza Wuhanem, od którego rozpoczęła się epidemia wirusowego zapalenia płuc, Chiny wprowadzają blokadę transportową kolejnych 2 miast: Huanggangu i Ezhou. W sumie mieszka tu ok. 20 mln osób.
      Najpierw władze zawiesiły samoloty i pociągi do i z 11-milionowego Wuhanu. Podobnie zresztą jak autobusy, metro oraz promy.
      Potem położony ok. 30 km na wschód od Wuhanu 6-mln Huanggang powiadomił o podobnym posunięciu.
      W mediach społecznościowych ludzie narzekają na pustki na supermarketowych półkach i szybujące w błyskawicznym tempie ceny żywności. Kolejki ustawiają się też po benzynę.
      Władze Wuhanu zapowiedziały, że w czwartek od 10 rano czasu singapurskiego zawieszone zostaną wszystkie miejskie środki transportu i loty. Media donoszą jednak, że część linii nadal świadczy usługi. Część regionalnych linii, w tym malezyjskie AirAsia i singapurski Scoot, zapowiedziały czasowe zawieszenie lotów do i z Wuhanu.
      Mieszkańców poproszono, by unikali tłumów. Ponoć agendy ds. zdrowia wprowadziły obowiązek noszenia maseczek w miejscach publicznych.
      Agencja informacyjna Xinhua podała, że operatorom atrakcji turystycznych i hoteli nakazano zawieszenie prowadzenia działalności na szerszą skalę, zaś biblioteki, muzea i teatry odwołują wystawy i występy.
      Telewizja publiczna w Huanggangu poinformowała, że od czwartku wieczorem zawieszony zostanie tutejszy ruch autobusowy i kolejowy. Ludzi poproszono o nieopuszczanie miasta. Kawiarnie i kina zostaną zamknięte.
      Państwowe media doniosły o zamknięciu punktów poboru opłat na autostradach wokół Wuhanu. Jak powiedział Reuterowi jeden z mieszkańców, główne autostrady są patrolowane.
      Chińska Narodowa Komisja Zdrowia podała, że w wyniku zakażenia wirusem 2019-nCoV zmarło 17 osób. Najmłodsza ofiara miała 48 lat, najstarsza 89. Większość zmarłych to ludzie starsi i cierpiący na choroby przewlekłe, takie jak cukrzyca czy parkinson. Wszystkie zgony miały miejsce w prowincji Hubei.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Lekooporność staje się coraz poważniejszym problemem. Powodujące zakażenia szpitalne pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) i pałeczki zapalenia płuc (Klebsiella pneumoniae) stały się oporne na większość antybiotyków. Brakuje nowych substancji, które wykazywałyby aktywność wobec zabezpieczonych zewnętrzną błoną komórkową bakterii Gram-ujemnych. Ostatnio jednak międzynarodowy zespół odkrył peptyd, który atakuje takie bakterie od niespodziewanej strony.
      Od lat 60. naukowcom nie udało się opracować nowej klasy antybiotyków skutecznych w walce z bakteriami Gram-ujemnymi, teraz jednak, z pomocą nowego peptydu, może się to udać - podkreśla prof. Till Schäberle z Uniwersytetu Justusa Liebiga w Gießen.
      Zespół prof. Kim Lewis z Northwestern University skupił się na bakteryjnych symbiontach (Photorhabdus) entomopatogenicznych nicieni. W ten sposób zidentyfikowano nowy antybiotyk - darobaktynę (ang. darobactin).
      Jak napisał w przesłanym nam mailu prof. Schäberle, początkowo darobaktynę wyizolowano z P. temperata HGB1456. Po zidentyfikowaniu genów kodujących biosyntezę, naukowcy zdali sobie jednak sprawę, że do grupy potencjalnych producentów należy zaliczyć o wiele więcej szczepów [Photorhabdus – red.].
      Substancja nie wykazuje cytotoksyczności, a to warunek konieczny dla antybiotyku. Zyskaliśmy już wgląd, w jaki sposób bakteria syntetyzuje tę cząsteczkę. Obecnie pracujemy [...] nad zwiększeniem jej produkcji [w warunkach laboratoryjnych jest ona niewielka] i nad stworzeniem analogów.
      Naukowcy wykazali, że darobaktyna wiąże się z białkiem BamA (ang. β-Barrel assembly machinery protein A), które odgrywa krytyczną rolę w biogenezie białek zewnętrznej błony komórkowej. Powstawanie funkcjonalnej zewnętrznej błony zostaje zaburzone i bakterie giną. Należy odnotować, że nieznany wcześniej słaby punkt jest zlokalizowany na zewnątrz, dzięki czemu pozostaje łatwo dostępny.
      Autorzy artykułu z pisma Nature podkreślają, że darobaktyna dawała świetne efekty w przypadku zakażeń wywoływanych zarówno przez dzikie, jak i antybiotykooporne szczepy E. coli, K. pneumoniae i pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa).
      Zespół uważa, że uzyskane wyniki sugerują, że bakteryjne symbionty zwierząt zawierają antybiotyki, które doskonale nadają się do rozwijania terapeutyków.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...