University of Colorado Boulder kemiforskare har utvecklat ett nytt sätt att syntetisera och optimera en naturligt förekommande antibiotikaförening som en dag skulle kunna användas för att bekämpa dödliga läkemedelsresistenta infektioner som Staphylococcus aureus, allmänt känd som MRSA.

Antibiotikaresistenta infektioner drabbar över 2 miljoner människor årligen och resulterar i över 23, 000 dödsfall i USA varje år, enligt Centers for Disease Control and Prevention (CDC). En studie från 2018 av CDC:s europeiska motsvarighet fann att läkemedelsresistenta superbugs var ansvariga för 33, 000 dödsfall i Europa under 2015.

Forskare har tidigare identifierat tiopeptider, en naturligt förekommande antibiotikaförening, som en lovande studieväg. Tiopeptider har visat viss effektivitet mot MRSA och vissa andra bakteriearter i begränsade försök, men deras strukturella mångfald gör det svårt att syntetisera molekylerna i en skala som är tillräckligt stor för terapeutisk användning.

För att bättre använda tiopeptider, CU Boulder-forskare gick tillbaka till grunderna och undersökte på nytt tidigare antaganden om de grundläggande kemiska egenskaperna hos dessa molekyler.

"Vi omvärderade de strukturella gemensamma egenskaperna för dessa tiopeptider i ljuset av nuvarande superbugs, eftersom ingen hade tittat på dem och analyserat dem i moderna sammanhang, sa Maciej Walczak, huvudförfattare till den nya forskningen och biträdande professor vid CU Boulders avdelning för kemi.

Forskarna uppfann en ny katalysator för att driva reaktioner som underlättar syntesen av tiopeptiderna och bildar de nödvändiga ställningar som behövs för att begränsa bakterietillväxt. Deras ansträngningar resulterade i två nya i stort sett representativa antibiotika:mikrokoccin P1 och tiocillin I. Föreningarna är effektiva, skalbar och ger inga skadliga biprodukter.

"Resultaten överträffade våra förväntningar, " sade Walczak. "Det är en väldigt ren reaktion. Det enda avfallet som produceras är vatten och det faktum att det här är en mycket grön metod kan vara viktigt framöver när tekniken skalas upp. "

Studien, som finansierades av National Science Foundation och medförfattare av CU Boulder postdoktor Siddhartha Akasapu och doktorander Aaron Hinds och Wyatt Powell, publicerades nyligen i tidskriften Kemivetenskap .

Den nya kemiska syntesmetoden är bara en startpunkt, sa Walczak. Han och hans kollegor planerar att använda sina resultat som en plattform för att välja ut och ransonera delar av tiopeptidmolekylerna för att optimera deras egenskaper och tillämpa dem brett på andra bakterieklasser.

Antibiotikaföreningarna kommer att behöva slutföra kliniska prövningar innan de kan godkännas för mänsklig användning, en process som kan ta många år. Fortfarande, behovet av vetenskaplig innovation inom området antibiotikaresistenta superbugs är större än någonsin, sa Walczak.

"Multidrogresistens är ett viktigt globalt hälsoproblem och det kommer att bli ännu mer så under de kommande åren, " han sa.