Immagine: 6DNM-ammina è un nuovo approccio in grado di trasformare gli antibiotici gram-positivi in farmaci che possono anche uccidere i microbi gram-negativi. Credit: L. Brian Stauffer
Gli scienziati riferiscono di aver trovato una strategia molecolare in grado di penetrare i batteri gram-negativi, risolvendo un problema che per decenni ha bloccato lo sviluppo di efficaci nuovi antibiotici contro questi microbi sempre più resistenti ai farmaci.
I risultati dello studio sono stati pubblicati dalla rivista Nature .
Paul Hergenrother, Prof.di chimica e colleghi della University of Illinois, hanno testato il loro approccio modificando un farmaco che uccide solo i batteri gram-positivi che non hanno la robusta membrana cellulare esterna che caratterizza i batteri gram-negativi e rende così difficile ucciderli.
I ricercatori hanno apportato delle modifiche ad unfarmaco esistente convertendolo in un antibiotico ad ampio spettro che potrebbe anche uccidere i batteri gram-negativi.
I batteri gram-negativi includono ceppi patogeni di Escherichia coli, Acinetobacter, Klebsiella e Pseudomonas aureginosa, i quali, secondo i centri per controllo e la prevenzione delle malattie, stanno diventando “sempre più resistenti alla maggior parte degli antibiotici disponibili”.
“Attualmente, quasi tutti i nuovi farmaci sono in grado di penetrare la parete cellulare batterica gram-negativi”, ha detto Hergenrother.
“Abbiamo diversi antibiotici che funzionano contro i gram-negativi, ma l’ultima classe è stata introdotta 50 anni fa, nel 1968 ed ora i batteri stanno sviluppando la resistenza”.
Il vuoto di nuovi antibiotici non è dovuto alla mancanza di sforzi. Nel 2007, ad esempio, una grande azienda farmaceutica ha proiettato circa 500.000 composti sintetici per verificare la loro attività contro l’ E. coli, ma nessuno dei composti analizzati ha portato allo sviluppo di un nuovo farmaco.
“Questi microbi hanno una membrana esterna che è sostanzialmente impermeabile agli antibiotici o aspiranti antibiotici”, ha aggiunto Hergenrother.
Per lo studio, il gruppo di ricerca ha utilizzato la propria collezione di molecole complesse, prodotti naturali di piante e microbi che gli scienziati avevano modificato in laboratorio.
“Alcuni anni fa, abbiamo scoperto che attraverso una serie di passaggi di chimica organica possiamo cambiare prodotti naturali in molecole che sembrano molto diverse dai composti genitori”, ha detto Hergenrother. Le nuove molecole erano più varie rispetto alla maggior parte dei farmaci disponibili in commercio. Il team ha prodotto più di 600 nuovi composti, utilizzando questo approccio.
I ricercatori hanno testato questi composti singolarmente contro i batteri gram-negativi, alla ricerca di quelli in grado di penetrare con successo all’interno delle cellule.
Tra I composti testati, quelli con le ammine, componenti molecolari che contengono azoto, hanno dimostrato maggior successo, ma la presenza di ammine non era l’unico tratto necessario per rompere le membrane esterne delle cellule dei batteri gram-negativi.
“Avere un’ammina era necessario, ma non sufficiente”, ha spiegato Hergenrother.
Utilizzando un approccio computazionale, il team ha scoperto tre caratteristiche chiave che erano necessarie per l’accesso alle cellule dei batteri gram- negativi: per entrare, un composto deve avere un’ammina che non viene ostacolata da altri componenti molecolari; deve essere piuttosto rigido per non rimanere bloccato nel gateway porina e deve avere “bassa globularità,” che, più semplicemente, significa che deve essere piatto.
Per verificare queste linee guida, il team ha aggiunto un gruppo amminico alla bleomicina, un composto creato nel 1960 da Kenneth Rinehart Jr., all’epoca professore di chimica presso la U I. I ricercatori hanno scelto questo composto, perché è un potente assassino di batteri gram-positivi e ha le altre caratteristiche desiderabili: la rigidità e bassa globularità. Con l’aggiunta di un’ammina al posto giusto sulla molecola, i ricercatori hanno convertito DNM in un antibiotico ad ampio spettro che hanno chiamato 6DNM-ammina.
“Trovare composti che penetrano la membrana cellulare dei batteri gram-negativi è importante, ma gli antibiotici devono uccidere i batteri. Precedenti ricerche suggeriscono che solo uno su 200 composti casuali che penetrano i batteri gram-negativi sono anche suscettibili di ucciderli”, ha detto Hergenrother.
Fonte: Nature
