Forscher aus den USA haben neue „formverändernde“ Antibiotika entwickelt, die ihre atomare Konfiguration selbst ändern können, um arzneimittelresistenten Bakterien und Pilzen auszuweichen. Aufgrund des übermäßigen Einsatzes von Medikamenten in den letzten Jahren ist die Antibiotikaresistenz ein großes Problem, das unsere Fähigkeit zur Bekämpfung problematischer Infektionen beeinträchtigt. Tatsächlich hat die Weltgesundheitsorganisation die Antibiotikaresistenz zu einer der zehn größten globalen Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit erklärt.
Die Studie wurde vom Chemiker Professor John Moses am Cold Spring Harbor Laboratory in Long Island, New York, durchgeführt.
Er wurde zum ersten Mal dazu inspiriert, formverändernde Antibiotika zu entwickeln, als er militärische Trainingsübungen beobachtete – während derer er sich dafür interessierte, wie Panzer ihre Geschütztürme drehen und flinke Bewegungen anwenden können, um schnell auf Bedrohungen zu reagieren.
Und ein paar Jahre später fand Prof. Moses das ideale Molekül, um Medikamente herzustellen, die etwas Ähnliches können. Bullvalene – ein Kohlenwasserstoff mit käfigartiger Struktur – ist ein sogenanntes fluktuierendes Molekül, was bedeutet, dass seine Atome in der Lage sind, ihre Position zu tauschen.
Auf diese Weise kann es sich in eine von Millionen möglichen Konfigurationen formen und ihm genau die Art von Fließfähigkeit verleihen, die ein formveränderndes Medikament benötigen würde.
Ein Medikament, das davon profitieren würde, seine Form verändern zu können, ist Vancomycin. Dieses starke Antibiotikum wird für die Behandlung von Meningitis bis hin zu Hautinfektionen verschrieben.
Mehrere Bakterien – darunter Enterococcus- und Staphylococcus aureus-Arten – haben jedoch eine Resistenz gegen Vancomycin entwickelt.
Um Vancomycin mit Bullvalen zu kombinieren, verwendete Prof. Moses eine mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Technik, bekannt als Klick-Chemie, die schnelle, ertragreiche chemische Reaktionen umfasst, die zuverlässig „Moleküle zusammenklicken“.
Prof. Moses – der die Technik unter dem zweifachen Nobelpreisträger K. Barry Sharpless erlernte – sagte, dass „Klick-Chemie großartig ist.
„Es gibt Ihnen Sicherheit und die besten Chancen, komplexe Dinge zu machen.“
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In seiner neuen Studie gelang es Prof. Moses und seinen Kollegen, mithilfe der Klick-Chemie ein neues Antibiotikum herzustellen, das zwei „Sprengköpfe“ aus Vancomycin trägt, die an einem fluktuierenden Bullvalene-Zentrum befestigt sind.
In Zusammenarbeit mit der Biochemikerin Dr. Tatiana Soares da Costa von der University of Adelaide verabreichte das Team sein neues Medikament Mottenlarven – einem Modellorganismus, der häufig zum Testen von Antibiotika verwendet wird – die mit Vancomycin-resistenten Enterococcus infiziert waren.
Sie fanden heraus, dass das formverändernde Antibiotikum das normale Vancomycin bei der Beseitigung der tödlichen Infektion aus den Larven deutlich übertraf.
Darüber hinaus fand das Team keine Hinweise darauf, dass es dem Vancomycin-resistenten Enterococcus gelungen ist, eine Resistenz gegen das neue Antibiotikum zu entwickeln.
Laut Prof. Moses könnten Forscher mithilfe der Klick-Chemie eine Vielzahl neuer, formverändernder Antibiotika entwickeln.
Das Hinzufügen solcher Waffen zu unserem Arsenal gegen das Aussterben könnte sogar von entscheidender Bedeutung für die weitere Zukunft unserer Spezies sein, sagte das Team.
Prof. Moses schloss: „Wenn wir Moleküle erfinden könnten, die den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen – das wäre die größte Errungenschaft aller Zeiten.“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.