Znanstvenici proizvode nove antibiotike uređivanjem gena

Znanstvenici su otkrili novi put za proizvodnju složenih antibiotika koji iskorištavaju uređivanje gena za reprogramiranje puteva do budućih lijekova koji su hitno potrebni za borbu protiv otpornosti na antimikrobne lijekove, liječenje zanemarenih bolesti i borbu protiv budućih pandemija.

Istraživači sa Sveučilišta Manchester otkrili su novi način manipuliranja ključnim enzimima montažne linije u bakterijama koji bi mogao utrti put za novu generaciju antibiotskih tretmana.

Novo istraživanje objavljeno u Nature Communications opisuje kako se uređivanje gena CRISPR-Cas9 može koristiti za stvaranje novih enzima neribosomalne peptid sintetaze (NRPS) koji isporučuju klinički važne antibiotike. NRPS enzimi su plodni proizvođači prirodnih antibiotika kao što je penicilin. Međutim, do sada je manipulacija ovim složenim enzimima za proizvodnju novih i učinkovitijih antibiotika bila veliki izazov.

Vlada Ujedinjenog Kraljevstva sugerira da se procjenjuje da infekcije s antimikrobnom rezistencijom (AMR) uzrokuju 700.000 smrtnih slučajeva svake godine na globalnoj razini i predviđa se da će porasti na 10 milijuna, što će globalnu ekonomiju koštati 100 bilijuna dolara, do 2050. AMR također prijeti mnogim UN-ovim ciljevima održivog razvoja (SDGs), s dodatnih 28 milijuna ljudi koji bi mogli biti prisiljeni u ekstremno siromaštvo do 2050. ako se AMR ne obuzda.

Tim iz Manchestera kaže da bi se proces uređivanja gena mogao koristiti za proizvodnju poboljšanih antibiotika i možda dovesti do razvoja novih tretmana koji će pomoći u borbi protiv patogena i bolesti otpornih na lijekove u budućnosti. Jason Micklefield, profesor kemijske biologije na Manchester Institute of Biotechnology (MIB), UK, objašnjava: "Pojava patogena otpornih na antibiotike jedna je od najvećih prijetnji s kojima se danas suočavamo."

"Pristup uređivanja gena koji smo razvili vrlo je učinkovit i brz način za izradu složenih enzima na montažnoj liniji koji mogu proizvesti nove strukture antibiotika s potencijalno poboljšanim svojstvima."

Mikroorganizmi u našem okolišu, kao što su bakterije koje žive u tlu, razvili su enzime neribosomalne peptid sintetaze (NRPS) koji sastavljaju građevne blokove zvane aminokiseline u peptidne proizvode koji često imaju vrlo snažno antibiotsko djelovanje. Mnogi od terapeutski najvažnijih antibiotika, koji se danas koriste u klinici, izvedeni su iz ovih enzima NRPS (npr. penicilin, vankomicin i daptomicin).

Nažalost, pojavljuju se smrtonosni patogeni koji su otporni na sve ove postojeće antibiotike. Jedno rješenje moglo bi biti stvaranje novih antibiotika s poboljšanim svojstvima koji mogu izbjeći mehanizme rezistencije patogena. Međutim, neribosomski peptidni antibiotici su vrlo složene strukture koje je teško i skupo proizvesti normalnim kemijskim metodama. Kako bi to riješio, tim iz Manchestera koristi uređivanje gena za izradu enzima NRPS, zamjenjujući domene koje prepoznaju različite građevne blokove aminokiselina, što dovodi do novih montažnih linija koje mogu isporučiti nove peptidne proizvode.

Micklefield je dodao: "Sada smo u mogućnosti koristiti uređivanje gena za uvođenje ciljanih promjena u složene NRPS enzime, omogućujući da se alternativni prekursori aminokiselina ugrade u peptidne strukture. Optimistični smo da bi naš novi pristup mogao dovesti do novih načina izrade poboljšanih antibiotika koji su hitno potrebni za borbu protiv novih patogena otpornih na lijekove."

Izvor: Nature Communications