O echipă de oameni de ştiinţă a descoperit o nouă cale de a produce antibiotice complexe utilizând editarea genetică. Ei au reuşit să reprogrameze căi de acţiune care să evite mecanismele de rezistenţă ale agenţilor patogeni pentru viitoarele medicamente atât de necesare pentru combaterea rezistenţei la antimicrobiene dar şi pentru a trata boli şi pentru a preveni viitoarele pandemii.
Cercetători de la Universitatea din Manchester au descoperit un nou mod de a manipula liniile de asamblare a unor enzime cheie în bacterii, ceea ce ar putea deschide calea pentru o nouă generaţie de tratamente cu antibiotice.
O nouă cercetare, publicată în Nature Communications, descrie modul în care editarea genetică CRISPR-cas9 poate fi utilizată pentru a crea noi enzime numite peptide nonribosomale sintetice - NRPS - care pot produce noi antibiotice. Enzimele NRPS produc cantităţi mari de antibiotice naturale, inclusiv penicilina. Până acum, manipularea acestor enzime complexe pentru a produce antibiotice noi, mai eficiente, a reprezentat o provocare majoră.
Cercetătorii spun că editarea genetică ar putea fi folosită în viitor pentru a produce antibiotice îmbunătăţite şi pentru a dezvolta noi tratamente care să ajute în lupta împotriva bolilor şi agenţilor patogeni rezistenţi la medicamente.
„Apariţia agenţilor patogeni rezistenţi la antibiotice este una dintre cele mai mari ameninţări cu care ne confruntăm astăzi. Abordarea de a proiecta enzime complexe prin editare genetică pe care am dezvoltat-o este o modalitate foarte eficientă şi rapidă care ne permite să producem noi structuri antibiotice cu proprietăţi potenţial îmbunătăţite", a declarat Jason Micklefield, profesor de biologie chimică la Institutul de Biotehnologie din Manchester, Marea Britanie.
Microorganismele din mediu, bacteriile care locuiesc în sol au evoluat în sinteza enzimelor peptidice nonribosomale (NRPS), având capacitatea de a asambla blocuri de aminoacizi în produse peptidice care au adesea o activitate antibiotică foarte puternică. Multe dintre cele mai importante antibiotice terapeutice utilizate clinic în prezent, sunt derivate din enzimele NRPS, inclusiv penicilina, vancomicina şi daptomicina.
Din păcate şi agenţii patogeni evoluează, ceea ce a dus la apariţia unor noi agenţi patogeni mortali care sunt rezistenţi la toate aceste antibiotice existente. Specialiştii încearcă acum să găsească soluţii prin crearea de noi antibiotice cu proprietăţi îmbunătăţite care să evite mecanismele de rezistenţă ale agenţilor patogeni.
Antibioticele peptidice nonribosomale sunt structuri foarte complexe, care sunt dificil şi costisitor de produs prin metodele chimice obişnuite. Pentru a aborda acest lucru, echipa din Manchester a folosit editarea genetică pentru a proiecta enzimele NRPS. Ei au editat secvenţele care recunosc diferite complexe de aminoacizi, ceea ce a schimbat procesul de asamblare bacterian şi a dus la crearea unor produse peptidice noi.
„Putem folosi acum editarea genetică pentru a modifica ţintit enzimele NRPS, introducând în structurile peptidice precursori alternativi ai aminoacizilor. Suntem optimişti că noua abordare ar putea duce la noi modalităţi de a produce antibiotice îmbunătăţite, care sunt necesare urgent pentru a combate agenţii patogeni emergenţi rezistenţi la medicamente", a mai spus Micklefield.
Conform guvernului britanic, se estimează că infecţiile rezistente la antimicrobiene - RAM - vor provoca anual, la nivel global, 700.000 de decese şi se preconizează că numărul va creşte la 10 milioane până în 2050, ceea ce va costa economia globală peste 100 de trilioane de dolari. RAM ameninţă, de asemenea, multe dintre obiectivele de dezvoltare durabilă (ODD) ale ONU, estimându-se că până în 2050 alte 28 de milioane de persoane vor fi forţate să trăiască în sărăcie extremă dacă RAM nu sunt ţinute sub control.
