I ricercatori dell'Indian Institute of Science (IISc) hanno progettato un peptide antimicrobico (AMP) che può uccidere efficacemente e rapidamente un famigerato batterio multiresistente chiamato Acinetobacter baumannii .

Questo batterio è in cima alla lista delle minacce dell'Organizzazione Mondiale della Sanità che necessitano urgentemente di nuovi antibiotici perché è straordinariamente abile nello sviluppare la resistenza ai farmaci. È anche una delle sei specie responsabili della maggior parte delle infezioni negli ospedali e nelle strutture sanitarie.

In un nuovo studio pubblicato su Progressi scientifici , I ricercatori dell'IISc hanno utilizzato un approccio bioinformatico per progettare una nuova proteina corta (peptide) chiamata Omega76 che può uccidere A. baumannii abbattendo la sua membrana cellulare. I topi infetti trattati con Omega76 avevano tassi di sopravvivenza molto migliori. Il team ha anche scoperto che alte dosi di Omega76 somministrate per periodi prolungati non hanno prodotto alcun effetto tossico. Perché è sia sicuro che efficace, è un candidato promettente per lo sviluppo di nuovi antibiotici, dicono i ricercatori.

La resistenza agli antibiotici è una minaccia globale in crescita, soprattutto per le centinaia di milioni di pazienti che sviluppano infezioni nelle strutture sanitarie. A. baumannii è particolarmente famigerato per la sua capacità di sviluppare resistenza molto rapidamente e sopravvivere per lunghi periodi negli ospedali.

"Il significato di A. baumannii l'infezione non era stata sufficientemente compresa prima... Era considerata solo un altro bug nell'ambiente. Ora è diventata una grave minaccia, soprattutto nei reparti di terapia intensiva, "dice Dipshikha Chakravortty, Professore presso il Dipartimento di Microbiologia e Biologia Cellulare, e uno degli autori anziani.

Gli antibiotici per tali infezioni potrebbero presto diventare inefficaci, poiché la resistenza anche ai farmaci di ultima istanza come i carbapenemi è in aumento. Neanche loro sono del tutto sicuri; un farmaco chiamato colistina, che è considerata l'ultima speranza per le infezioni multiresistenti, è stato scoperto che causa gravi danni ai reni, dice il primo autore e borsista post-dottorato Deepesh Nagarajan.

Recentemente, brevi polipeptidi chiamati peptidi antimicrobici (AMP) che uccidono i batteri abbattendo le loro membrane si sono dimostrati promettenti come alternative agli antibiotici convenzionali.

I farmaci standard agiscono bloccando percorsi o processi specifici nelle cellule batteriche, ma i batteri possono evolversi per acquisire resistenza contro tali farmaci. "D'altra parte, Gli AMP in realtà perforano la membrana cellulare batterica. Le possibilità di resistenza ai farmaci sono molto più basse perché agiscono in più modi e causano danni fisici effettivi, "dice Nagasuma Chandra, Professore presso il Dipartimento di Biochimica, e un autore anziano.

La collaborazione tra il laboratorio di biologia computazionale di Chandra e il laboratorio di microbiologia di Chakravortty è stata fondamentale per il lavoro interdisciplinare di progettazione e test di un nuovo AMP. Si sono rivolti alla bioinformatica per tradurre le strutture di AMP noti in un database di rappresentazioni grafiche. Quindi, hanno scritto un algoritmo che avrebbe setacciato questo database, ottimizzare per modelli e proprietà ripetuti che conferiscono la massima potenza antimicrobica, e suggerire nuove strutture. Tendenza a formare strutture elicoidali, Per esempio, era una delle proprietà ricercate dall'algoritmo, in quanto aiuterebbe nella rottura della membrana.

Le prime cinque strutture peptidiche suggerite dall'algoritmo sono state progettate e testate in laboratorio. Uno di questi, chiamato Omega76, è risultato essere il più efficace nell'uccidere A. baumannii , eliminando completamente tutte le colonie batteriche entro un'ora. Quando testato su topi infetti, sei su otto trattati con Omega76 sono sopravvissuti per cinque giorni, mentre nessuno dei topi non trattati lo faceva.

Il team ha anche scoperto che Omega76 non ha causato danni significativi alle cellule normali. La sua dose letale media era più alta della colistina e di un altro AMP di recente sviluppo chiamato pexiganan, indicando che era sicuro da usare. Nei topi, più dosi elevate di Omega76 potrebbero essere somministrate per giorni senza causare danni significativi. Potrebbe anche essere somministrato in modo sicuro in combinazione con la colistina, i ricercatori hanno scoperto.

"La nostra collaborazione ci ha davvero aiutato a capire sia il design che l'efficacia di questo peptide, " dice Chandra. Lei e Chakravortty hanno in programma di migliorare ulteriormente il suo design, ed esplorare gli usi clinici come il trattamento delle ferite diabetiche e il trattamento della sepsi negli ambienti ospedalieri.