I de eviga kapprustningen mellan bakterier och mänskligt tillverkade antibiotika, det finns ett nytt verktyg för att ge humanmedicin fördelen, dels genom att avslöja bakteriella svagheter och potentiellt genom att leda till mer riktade eller nya behandlingar för bakterieinfektioner.

En forskargrupp ledd av forskare vid University of Texas i Austin har utvecklat kemiska sonder för att hjälpa till att identifiera ett enzym, produceras av vissa typer av E. coli och pneumokockbakterier, kända för att bryta ner flera vanliga typer av antibiotika, gör dessa bakterier farligt resistenta mot behandling.

"Som svar på antibiotikabehandling, bakterier har utvecklat olika mekanismer för att motstå den behandlingen, och en av dessa är att göra enzymer som i princip tuggar upp antibiotika innan de kan göra sitt jobb, sa Emily Que, biträdande professor i kemi och en av de ledande forskarna i laget. "Den typ av verktyg vi utvecklade ger oss viktig information som kan hålla oss ett steg före dödliga bakterier."

I en tidning som publicerades online i går i Journal of the American Chemical Society , forskarna nollställde hotet från det bakteriella enzymet som kallas New Delhi metallo-beta-laktamas (NDM). De satsade på att skapa en molekyl som lyser när den kommer i kontakt med NDM-enzymet. När dessa kemiska sonder läggs till ett provrör, de binder till enzymet och lyser. Ett sådant verktyg kan användas för att uppmärksamma läkare på vilken typ av bakteriehot som påverkar deras patienter och tala om för dem vilka antibiotika de ska använda.

NDM bryter ner antibiotika i penicillinet, cefalosporin- och karbapenemklasser, som är några av de säkraste och mest effektiva behandlingarna för bakterieinfektioner. Det finns andra klasser av antibiotika, men de kan ha fler biverkningar, har fler läkemedelsinteraktioner och kan vara mindre tillgängliga i vissa delar av världen.

Förutom att indikera närvaron av NDM-enzymet, den fluorescerande kemiska sonden utvecklad av Que och Walt Fast, professor i kemisk biologi och medicinsk kemi, kan hjälpa till att hitta ett annat sätt att bekämpa dessa resistenta bakterier. Ett behandlingsalternativ som läkare använder med resistenta bakterier är att kombinera vanliga antibiotika och en inhibitor. Även om det inte finns någon känd kliniskt effektiv hämmare för NDM-producerande bakterier, Ques sond kan hjälpa till att hitta en.

När sonden har bundit sig till enzymet och börjat glöda, om en effektiv inhibitor introduceras, det kommer att slå loss sonden och glöden slutar. Detta gör det möjligt för forskare att testa en stor volym potentiella läkemedel mycket snabbt - forskning Que and Fast hoppas kunna fortsätta i framtiden.

"Detta tillåter oss att arbeta för att utveckla terapier och så småningom förstå evolutionära egenskaper hos sådana proteiner, " sa Radhika Mehta, en nyligen doktorand i UT Austin och huvudförfattare på tidningen. Mehta är för närvarande postdoktor i Merchant Lab vid University of California, Berkeley.

Studien undersökte också en process som kallas näringsimmunitet, som kommer från människokroppens produktion av proteiner som svar på en infektion. Proteinerna rycker upp alla tillgängliga metaller i kroppen, såsom zink som krävs för att göra NDM, vilket gör bakterierna mer mottagliga för attacker.

"Utvecklingen av denna bakterie sedan dess upptäckt 2008 indikerar att den inte bara utvecklar antibiotikaresistens, det försöker bekämpa denna naturliga mänskliga immunprocess. Det är särskilt skrämmande, " sa Que.

Ques sond kan också användas för att studera näringsimmunitet och NDM eftersom den endast lyser i närvaro av det zink som behövs för att bilda enzymet.