Gli scienziati stanno cercando modi per sviluppare antibiotici in grado di colpire con precisione i batteri infettivi. Una maggiore specificità potrebbe aiutare a combattere la resistenza agli antibiotici e anche a evitare che i batteri "buoni" vengano attaccati da antibiotici ad ampio spettro.

Gli sforzi per sviluppare antibiotici mirati sono stati limitati dalla difficoltà di una diagnosi rapida e dallo sviluppo di meccanismi di uccisione mirati.

Uno sforzo collaborativo di due professori del Boston College, un chimico e un biologo, ha portato a una nuova piattaforma per consentire la rapida scoperta di molecole che potenzialmente riconoscono qualsiasi ceppo di batteri di interesse, la squadra ha riportato di recente in Giornale della Società Chimica Americana .

Il nuovo approccio si basa sulla visualizzazione dei fagi, una strategia collaudata utilizzata per creare e vagliare librerie di peptidi contenenti miliardi di diversi membri compositi visualizzati sul batteriofago. Pur essendo uno strumento potente, phage display è stato limitato all'uso con i peptidi di amminoacidi naturali, hanno notato i ricercatori.

Il Professore Associato di Chimica Jianmin Gao e il Professore Associato di Biologia Tim van Opijnen hanno deciso di espandere lo "spazio chimico" della visualizzazione dei fagi incorporando testate chimiche di design che migliorano notevolmente la potenza di un peptide di legare bersagli biologici.

Lo screening di questa libreria potenziata chimicamente contro i batteri vivi ha prodotto potenti, sonde altamente selettive per colpire due batteri patogeni mortali resistenti agli antibiotici:Staphylococcus aureus resistente alla meticillina e Acinetobacter baumannii resistente alla colistina, il team ha riportato in un articolo intitolato "La visualizzazione fagica di motivi di legame covalente dinamico consente lo sviluppo facile di antibiotici mirati".

Gao ha detto che le testate chimiche del progettista introducono nella libreria dei fagi un "meccanismo di legame covalente reversibile, " che è assente nei peptidi di amminoacidi naturali. La libreria di peptidi chimicamente potenziata consente un targeting potente e selettivo di un batterio di interesse, superare le condizioni biologiche che interferiscono con il legame con gli agenti patogeni ed evitare le cellule umane sane.

"La 'testata' ci permette di creare molecole con maggiore potenza e selettività verso un ceppo batterico di interesse, " disse Gao, la cui ricerca è supportata dal National Institutes of Health. "Ora abbiamo una libreria molto migliore da utilizzare per lo screening e l'identificazione dei ceppi di queste specifiche molecole batteriche".

In ulteriori esperimenti, Gao e van Opijnen hanno attaccato con successo una tossina generica a queste molecole che prendono di mira i batteri, un significativo passo avanti impartendo specificità nel trattamento dei due ceppi di batteri.

"Questo nuovo, la libreria fagica modificata mostra che può essere un potente, strumento multiuso, " disse Gao. "In primo luogo, può essere utilizzato per generare agenti di imaging per confermare una sospetta infezione batterica. Queste sonde andranno in giro e cercheranno batteri infetti. Trovali e allegali. Secondo, possiamo attaccare un antibiotico e la sonda servirà a consegnare la tossina al solo quel ceppo di batteri. Questo ci avvicina agli antibiotici a spettro ristretto".

Gao e van Opijnen hanno affermato che il nuovo approccio dovrebbe essere applicabile a un'ampia gamma di batteri patogeni, consentendo lo sviluppo di antibiotici mirati.

"Questo è un primo passo verso questo obiettivo a lungo termine, " ha detto Gao. "Vorremmo espandere questo approccio promettente per sviluppare antibiotici mirati che trattano questi ceppi specifici di agenti patogeni mortali e dannosi".

Gao ha affermato che i progressi negli antibiotici mirati miglioreranno la cura dei pazienti, e ridurre il "ceppo" posto sui batteri necessari e la loro evoluzione della resistenza agli antibiotici.

"Con il trattamento con antibiotici ad ampio spettro, tutti i batteri del corpo sentono lo sforzo e si evolvono per resistere agli antibiotici, " ha detto Gao. "Quindi i nostri antibiotici attualmente disponibili stanno costringendo alla rapida acquisizione di resistenza, che è indesiderabile. Idealmente vorremmo trovare qualcosa che colpisca selettivamente i batteri che causano malattie. Tratta quel ceppo e solo quel ceppo e in questo modo non dovremo eliminare i batteri buoni".

Oltre a Gao e van Opijnen, il team includeva i ricercatori del Boston College Kelly A. McCarthy, Michael A. Kelly, Kaicheng Li, Samantha Cambray, e Azade S. Hosseini. Patrick Autissier, responsabile della struttura di smistamento cellulare di BC, fornito analisi di citometria a flusso.