Forskare vid Indiana University främjar kunskap om hur bakterier bygger sina cellväggar som kan bidra till sökandet efter nya antibakteriella läkemedel. De har skapat ett nytt verktyg för att observera levande celler i realtid under ett mikroskop.

"Om du tittar på historien, ingen har verkligen upptäckt en fundamentalt ny klass av antibiotika under de senaste 40 till 50 åren, " sa IU-kemisten Michael VanNieuwenhze, som ledde studien. "Antibiotikaresistens är ett betydande och akut hot mot folkhälsan, och vi tror att nya sätt att ta itu med det – inklusive detta – har ett stort värde."

Behovet av nya sätt att studera bakterier drivs till stor del av hotet om bakteriell resistens. Enligt Centers for Disease Control and Prevention, minst 2 miljoner människor i USA får en antibiotikaresistent infektion varje år, och minst 23, 000 människor dör.

"Denna nya teknik utnyttjar fördelarna med specifika cellulära enzymer för att sticka in färgade färgämnen - eller "sonder" - i väggarna på bakterieceller, ", sade VanNieuwenhze. "Eftersom samma enzymer hämmas av andra välkända antibakteriella föreningar - framför allt, penicillin – vi skulle teoretiskt sett också kunna använda dessa sonder för att söka upp helt nya klasser av läkemedel som hämmar samma reaktion."

VanNieuwenhzes labb har redan skapat två andra cellulära prober patenterade genom IU - kallade FDAA (fluorescerande D-aminosyror) och DAADs (d-aminosyradipeptider) - som används i laboratorier över hela världen. Deras nya klass av sonder, som bygger på dessa tidigare framsteg, kallas rotorfluorogena D-aminosyror, eller RfDAA. IU har också ansökt om patent på denna teknik.

Den största fördelen med RfDAA är deras användarvänlighet och förmåga att visa cellulär aktivitet i realtid. Detta beror på att sonderna inte kräver tvättsteg för att ta bort icke inkorporerade kemikalier som suddar ut de distinkta gränserna mellan bakterieceller och deras omgivande miljö.

Istället, RfDAA lyser bara upp när de är integrerade i bakteriers cellväggar som en del av den vanliga tillväxtprocessen. Sonderna lyser upp cellväggar snabbare och tydligare utan de steg som kan stoppa cellulär aktivitet.

Det är skillnaden mellan en ögonblicksbild och en video, sa VanNieuwenhze. En video ger mycket mer information om hur cellväggar växer, förändra och interagera med sin omgivning.

Redan, VanNieuwenhze har inlett ett samarbete med IU School of Medicine för att tillämpa dessa metoder i sökandet efter nya inhibitorer av bakteriell cellväggsyntes, och sonderna används också för att studera bakteriell celldelning, som kan avslöja nya mål för antibiotikaupptäckt. Dessutom, bioteknikföretaget ThermoFisher Scientific köpte nyligen exklusiva rättigheter att marknadsföra de två tidigare sonderna som kommersiella produkter; andra industrigrupper har nått ut om att tillämpa tekniken på högkapacitetsskärmar som är utformade för att identifiera nya läkemedelsledningar.