Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har designat en antimikrobiell peptid (AMP) som effektivt och snabbt kan döda en ökända multiresistent bakterie som kallas Acinetobacter baumannii .

Denna bakterie toppar Världshälsoorganisationens lista över hot som akut behöver nya antibiotika eftersom den är anmärkningsvärt skicklig på att utveckla läkemedelsresistens. Det är också en av sex arter som är ansvariga för de flesta av infektionerna på sjukhus och vårdmiljöer.

I en ny studie publicerad i Vetenskapens framsteg , IISc-forskare använde en bioinformatisk metod för att designa ett nytt kort protein (peptid) som heter Omega76 som kan döda A. baumannii genom att bryta ner dess cellmembran. Infekterade möss behandlade med Omega76 hade mycket bättre överlevnad. Teamet fann också att höga doser av Omega76 som gavs under långa perioder inte gav några toxiska effekter. Eftersom det är både säkert och effektivt, det är en lovande kandidat för att utveckla nya antibiotika, säger forskarna.

Antibiotikaresistens är ett växande globalt hot, särskilt för de hundratals miljoner patienter som utvecklar infektioner i vården. A. baumannii är särskilt ökänd för sin förmåga att snabbt utveckla motstånd och överleva under långa perioder på sjukhus.

"Betydelsen av A. baumannii infektionen förstods inte tillräckligt tidigare... Det ansågs bara vara en annan bugg i miljön. Det har nu blivit ett stort hot, speciellt på intensivvårdsavdelningarna, " säger Dipshikha Chakravortty, Professor vid institutionen för mikrobiologi och cellbiologi, och en av de äldre författarna.

Antibiotika mot sådana infektioner kan snart bli verkningslösa, eftersom resistens mot droger med sista utväg som karbapenemer ökar. De är inte heller helt säkra; ett läkemedel som heter colistin, som anses vara det sista hoppet för multiresistenta infektioner, har visat sig orsaka allvarliga njurskador, säger försteförfattare och postdoktor Deepesh Nagarajan.

Nyligen, korta polypeptider som kallas antimikrobiella peptider (AMP) som dödar bakterier genom att bryta ner deras membran har visat sig lovande som alternativ till konventionella antibiotika.

Standardläkemedel verkar genom att blockera specifika vägar eller processer i bakterieceller, men bakterier kan utvecklas för att få resistens mot sådana läkemedel. "Å andra sidan, AMPs slår faktiskt hål i bakteriecellsmembranet. Chansen för läkemedelsresistens är mycket lägre eftersom de verkar på flera sätt och orsakar faktiska fysiska skador, " säger Nagasuma Chandra, Professor vid institutionen för biokemi, och en senior författare.

Samarbete mellan Chandras beräkningsbiologiska laboratorium och Chakravortty's mikrobiologilaboratorium var avgörande för det tvärvetenskapliga arbetet med att designa och testa en ny AMP. De vände sig till bioinformatik för att översätta strukturer av kända AMP:er till en databas med grafiska representationer. Sedan, de skrev en algoritm som skulle genomsöka den här databasen, optimera för upprepade mönster och egenskaper som ger störst antimikrobiell styrka, och föreslå nya strukturer. Tendens att bilda spiralformade strukturer, till exempel, var en av egenskaperna som algoritmen letade efter, eftersom det skulle hjälpa till med membranavbrott.

De fem bästa peptidstrukturerna som föreslagits av algoritmen designades och testades i labbet. En av dessa, kallas Omega76, visade sig vara den mest effektiva för att döda A. baumannii , helt eliminera alla bakteriekolonier inom en timme. Vid testning på infekterade möss, sex av åtta behandlade med Omega76 överlevde i fem dagar, medan ingen av de obehandlade mössen gjorde det.

Teamet fann också att Omega76 inte orsakade någon betydande skada på normala celler. Dess median dödliga dos var högre än colistin och en annan nyligen utvecklad AMP som heter pexigan, indikerar att det var säkert att använda. Hos möss, flera höga doser av Omega76 kan ges under dagar utan att orsaka någon betydande skada. Det kan också ges säkert i kombination med kolistin, fann forskarna.

"Vårt samarbete har verkligen hjälpt oss att förstå både designen och effekten av denna peptid, " säger Chandra. Hon och Chakravortty planerar att förbättra dess design ytterligare, och utforska kliniska användningsområden som att behandla diabetiska sår och ta itu med sepsis i sjukhusmiljöer.