Noi antibiotice produse printr-un mecanism de editare genetică la nivel bacterian

decembrie 11 10:57 2021 de Beatrice Popa Timp citire articol: 3 minut(e)

O echipă de oameni de știință a descoperit o nouă cale de a produce antibiotice complexe utilizând editarea genetică. Ei au reușit să reprogrameze căi de acțiune care să evite mecanismele de rezistență ale agenților patogeni pentru viitoarele medicamente atât de necesare pentru combaterea rezistenței la antimicrobiene dar și pentru a trata boli și 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 generație 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 cantități 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 îmbunătățite și pentru a dezvolta noi tratamente care să ajute în lupta împotriva bolilor și agenților patogeni rezistenți la medicamente.

„Apariția agenților patogeni rezistenți la antibiotice este una dintre cele mai mari amenințări cu care ne confruntăm astăzi. Abordarea de a proiecta enzime complexe prin editare genetică pe care am dezvoltat-o este o modalitate foarte eficientă și rapidă care ne permite să producem noi structuri antibiotice cu proprietăți potențial îmbunătățite”, 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 și daptomicina.

Din păcate și agenții patogeni evoluează, ceea ce a dus la apariția unor noi agenți patogeni mortali care sunt rezistenți la toate aceste antibiotice existente. Specialiștii încearcă acum să găsească soluții prin crearea de noi antibiotice cu proprietăți îmbunătățite care să evite mecanismele de rezistență ale agenților patogeni.

Antibioticele peptidice nonribosomale sunt structuri foarte complexe, care sunt dificil și costisitor de produs prin metodele chimice obișnuite. Pentru a aborda acest lucru, echipa din Manchester a folosit editarea genetică pentru a proiecta enzimele NRPS. Ei au editat secvențele care recunosc diferite complexe de aminoacizi, ceea ce a schimbat procesul de asamblare bacterian și a dus la crearea unor produse peptidice noi.

„Putem folosi acum editarea genetică pentru a modifica țintit enzimele NRPS, introducând în structurile peptidice precursori alternativi ai aminoacizilor. Suntem optimiști că noua abordare ar putea duce la noi modalități de a produce antibiotice îmbunătățite, care sunt necesare urgent pentru a combate agenții patogeni emergenți rezistenți la medicamente”, a mai spus Micklefield.

Conform guvernului britanic, se estimează că infecțiile rezistente la antimicrobiene – RAM – vor provoca anual, la nivel global, 700.000 de decese și se preconizează că numărul va crește la 10 milioane până în 2050, ceea ce va costa economia globală peste 100 de trilioane de dolari. RAM amenință, 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 forțate să trăiască în sărăcie extremă dacă RAM nu sunt ținute sub control.