Antibiotikaresistens är ett växande globalt hälsohot. Så mycket att en studie från 2014 beställd av Storbritanniens premiärminister förutspådde att, om problemet inte är markerat, på mindre än 35 år kommer fler människor att dö av antibiotikaresistenta superbugs än av cancer. Det är avgörande att forskare utvecklar nya antibiotika som bygger på kunskap om hur superbugs är resistenta mot denna medicin.
För att hjälpa till på denna front, i en ny artikel publicerad i tidskriften Strukturera , forskare från McGill University presenterar i detalj hur specifika bakteriella enzymer, kända som kinaser, ger resistens mot makrolidantibiotika, en allmänt använd klass av antibiotika och en alternativ medicin för patienter med penicillinallergier. Studien visar för första gången hur dessa kinaser känner igen och kemiskt förstör makrolidantibiotika.
En upptäckt på sju år
Även om dessa kinaser var kända tidigare för forskare, att avslöja exakt hur de fungerar på kemisk och strukturell nivå var ingen lätt process. "2009 började vi klona och försöka producera stora mängder av dessa enzymer för våra studier, " förklarar Dr Albert Berghuis, Ordförande för institutionen för biokemi vid McGill Universitys medicinska fakultet och studiens senior författare. Efter över ett år av att justera processen för att få ihop tillräckligt med material, nästa steg var att försöka göra "kinas"-kristaller, liknar sockerkristaller. Dessa bestrålades sedan med röntgenstrålar vid den kanadensiska ljuskällan i Saskatoon.
Det tog ytterligare tre år att generera dessa kristaller och analysera data från Saskatchewan. "Detta gav oss äntligen en atomär syn på kinaserna och hur de binder olika makrolidantibiotika, " säger Dr. Berghuis. Ändå var denna atomnivåbild analog med en bild av en komplex maskin som innehåller okänd teknik, han lägger till. Bilden förklarade inte hur den maskinen faktiskt fungerar. Som ett resultat, det krävdes nästan tre år till för att ta reda på hur de olika delarna av kinaset ger resistens mot olika makrolidantibiotika.
Utnyttja denna nya kunskap i framtida läkemedelsdesign
Forskarna fann att kinasenzymerna har en imponerande förmåga att ge resistens mot många olika makrolidantibiotika - de två enzymerna som studerades i detalj kan i huvudsak ge resistens mot alla makrolidantibiotika som för närvarande används.
"I slutet, vi vet nu exakt hur superbugs ger resistens mot makrolider med dessa kinaser, " förklarar Dr. Berghuis. "Detta tillåter oss att göra små förändringar av dessa antibiotika så att kinaserna inte längre kan interagera med dessa läkemedel, vilket kommer att göra nästa generations antibiotika mindre mottagliga för resistens av superbugs."
Nästa steg blir att utveckla dessa nya och förbättrade makrolidantibiotika —, som Dr Berghuis uppskattar kommer att ta ytterligare två till tre år – och att sedan testa dem. Men detta är bara ett element som behövs för att bekämpa den växande förekomsten av superbugs. "Antibiotikaresistens är ett mångfacetterat problem, och vår forskning är en aspekt som bör sättas i sammanhang med andra komponenter, som att begränsa överanvändningen av antibiotika, ", konstaterar Dr. Berghuis. "Först när en omfattande flerdelad strategi används kan vi hoppas på att framgångsrikt ta itu med detta globala hälsohot."
