En ny formskiftande polymer kan rikta in sig på och döda Helicobacter pylori-bakterier i magen utan att döda användbara bakterier i tarmen. En sådan behandling skulle kunna förbättra matsmältningshälsan för miljarder människor världen över som drabbas av H. pylori-infektioner.

Det antimikrobiella medlet förvandlas till en bakteriell hålslagare i magens sura miljö och återgår till en amorf, inaktiv struktur när den når den högre pH-miljön i tunntarmen.

Forskare vid University of Illinois och medarbetare i Kina och vid Vanderbilt University publicerade sina resultat i Proceedings of the National Academy of Sciences . Studieledarna var professorerna i Illinois Jianjun Cheng, en Hans Thurnauer professor i materialvetenskap och teknik, och Lin-Feng Chen, professor i biokemi.

H. pylori infekterar slemhinnan i magsäcken och är en ledande orsak till magsår, gastrit och magcancer.

"50 procent av världens befolkning kommer att ha H. pylori-infektioner under sin livstid, " sa Cheng. "Det är en enorm marknad som behöver förbättrade lösningar, särskilt i utvecklingsländer. Vår konformationsväxlingsbara polypeptid är den enda terapin som hittills rapporterats som kan döda denna bakterie vid ett specifikt pH-intervall."

Standardbehandlingen för H. pylori-infektioner kräver en cocktail av flera antibiotika och ett medel för att minska surheten i magen så att antibiotikan kan fungera. Detta har den olyckliga bieffekten att döda 65 till 80 procent av andra bakterier i matsmältningskanalen, Cheng sa - bakterier som är avgörande för att upprätthålla matsmältningshälsa, näringsupptaget och immunförsvaret.

Chengs grupp utvecklade tidigare korta proteinkedjor som vrider sig till en spiralformad spiral, ger dem en hård, stavliknande struktur som kan slå hål genom bakteriemembran – en metod att döda mot vilken bakterier har liten förmåga att utveckla resistens. Med några enkla ändringar av sidokedjorna som förgrenar sig från polymerryggraden, forskarna kunde skapa en formskiftande version av hålslagningsmedlet.

När man befinner sig i pH-intervallet i de flesta kroppsvävnader, proteinerna är formlösa och slappa, inte kan ta sig igenom cellmembranen. Men vid surt pH i magen, de kryper ihop sig i spiralstavstrukturerna, tillåter riktad dödande av H. pylori.

"Detta är en mycket enkel lösning på denna sjukdom, " Cheng sa. "Dessa material blir terapeutiskt effektiva i magen, men när de väl flyttar till tunntarmen – där du har många bra bakterier – är pH-värdet neutralt eller något basiskt och materialen tappar snabbt sina stela strukturer. Sedan utsöndras de från kroppen."

Forskarna testade läkemedlet på möss med H. pylori-infektioner från flera olika cellinjer, och fann att läkemedlet var effektivt mot H. pylori samtidigt som det bibehöll populationer av friska tarmbakterier. Eftersom musmagen har ett något högre pH än människans mage, forskarna tror att det kommer att vara ännu mer effektivt i den större surheten i den mänskliga magen, sa Chen.

Forskarna utför tester i stora djurmodeller som nästa steg mot mänskliga studier. De har skaffat patent och arbetar för att kommersialisera agenten också.

"Traditionell behandling involverar komplicerade läkemedelsdesigner och kombinationer. Detta läkemedel är mycket lätt att tillverka och skala upp. Det är bara en polymer – en polypeptidkedja med aminosyrabyggstenar – och den är biologiskt nedbrytbar, " sa Cheng.