I ricercatori in Giappone hanno identificato più promettenti nuovi farmaci candidati per il trattamento delle infezioni resistenti agli antibiotici, compreso il superbatterio MRSA (resistente alla meticillina Staphylococcus aureus ). Il team ha sviluppato una nuova tecnica per migliorare il potenziale di lotta alle infezioni delle sostanze chimiche naturali e testarle rapidamente.

Nei test di laboratorio, tre delle molecole sintetiche costruite dai ricercatori sono quattro volte più efficaci nell'uccidere i batteri rispetto al loro predecessore naturale, che è già di per sé un ordine di grandezza più potente dell'attuale farmaco usato contro l'MRSA, vancomicina.

"La nostra tecnica è veloce perché possiamo costruire migliaia di nuove molecole in una singola sintesi, ", ha affermato l'assistente professore Hiroaki Itoh del Dipartimento di scienze farmaceutiche dell'Università di Tokyo.

I ricercatori hanno prima identificato il nuovo promettente antibiotico naturale da un campione di terreno raccolto nell'isola subtropicale di Okinawa nel sud-ovest del Giappone. L'antibiotico, chiamato lisocina E, ha un meccanismo unico di uccidere i batteri rispetto alle classi di antibiotici attualmente disponibili. Anche MRSA sarebbe indifeso contro di essa.

La lisocina E ha una struttura chimica complessa che ricorda un tamburello:un grande anello con 12 catene laterali corte.

I mattoni delle proteine, chiamati amminoacidi, che formano quelle catene, ciascuno contribuisce alla funzione complessiva dell'intera molecola. Scambiare gli amminoacidi naturali con quelli diversi potrebbe migliorare la funzione dell'antibiotico.

"Cerchiamo di trovare i miglioramenti che la selezione naturale non ha ancora apportato, " disse Itoh.

I ricercatori si sono concentrati su quattro catene laterali e hanno testato come sette diversi amminoacidi potrebbero potenziare l'attività antibatterica della lisocina E. Tutte le possibili combinazioni delle quattro catene laterali e dei sette amminoacidi hanno fatto sì che i ricercatori avessero bisogno di costruirne 2, 401 diverse versioni sintetiche di lisocina modificata E.

I ricercatori hanno costruito tutti e 2 401 lisocina E modificata simultaneamente, un amminoacido alla volta sopra minuscole perline. Le perle sono state divise in sette porzioni ogni volta che i ricercatori hanno raggiunto una parte della molecola in cui volevano variare l'amminoacido in una catena laterale. Quindi tutte le perle sono state ricombinate fino a quando i ricercatori hanno raggiunto la posizione della successiva variazione di amminoacidi.

"Pochissimi ricercatori l'hanno fatto prima perché molte molecole naturali hanno strutture relativamente grandi e complesse. Ciò le rende difficili da costruire sinteticamente, " ha spiegato Itoh.

La tecnica è nota come strategia di libreria one-bead-one-compound, o sintesi split-and-mix.

Una volta tutti e 2, 401 lisocina E modificata sono stati costruiti, i ricercatori hanno testato se hanno mantenuto il metodo unico della versione naturale per uccidere i batteri. I ricercatori hanno quindi rimosso le molecole dalle perline e identificato le loro strutture chimiche.

Solo 22 lisocina E modificata sono stati selezionati per l'ultimo ciclo di test per misurare quanto fossero efficaci nell'uccidere sei batteri comuni in piccole provette. Di quelli, 11 la lisocina E modificata ha mostrato un'attività antimicrobica migliore o uguale alla lisocina E originale.

I ricercatori studieranno le tre lisocina E modificata più potenti, definite dalla quantità molto piccola di farmaco efficace nell'uccidere i batteri, per verificare la loro efficacia nel trattamento delle infezioni in modelli animali non umani e per comprendere il meccanismo dettagliato di come uccidono i batteri a dosi così basse .

"Potenzialmente, il nostro metodo potrebbe essere utilizzato per trovare altri farmaci candidati basati su promettenti prodotti naturali a piccole proteine, anche per anti-cancro o antivirus, " disse Itoh.

I ricercatori sono fiduciosi che il loro metodo di potenziamento sintetico dei prodotti naturali possa aumentare la velocità della scoperta di farmaci in fase iniziale, e aiutano a massimizzare il potenziale delle molecole complesse presenti in natura.

Oltre ai batteri, i patogeni tra cui l'HIV (un virus) e la malaria (un parassita) stanno diventando resistenti ai farmaci, aumentando la potenziale minaccia per la salute globale della resistenza ai farmaci. (Per maggiori informazioni sulla resistenza agli antibiotici, vedere la scheda informativa dell'Organizzazione mondiale della sanità.)