Ett team ledd av forskare vid det amerikanska energidepartementets (DOE) Argonne National Laboratory har upptäckt ett sätt att demontera försvarsmekanismerna för antibiotikaresistenta "superbugs". Teamets upptäckt kan leda till nya antibiotika som övervinner resistens, vilket potentiellt kan rädda miljontals liv.

Varje år får minst 2,8 miljoner amerikaner en antibiotikaresistent infektion, och mer än 35 000 dör som ett resultat. Antibiotikaresistens uppstår när bakterier och andra mikrober utvecklar förmågan att överleva exponering för antibiotika. Några av de mest oroande antibiotikaresistenta bakterierna - som meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA), som kan orsaka allvarliga hudinfektioner, och karbapenemresistenta Enterobacteriaceae (CRE), som kan orsaka svår lunginflammation och urinvägsinfektioner - har blivit så resistenta att de är praktiskt taget obehandlade med konventionella antibiotika.

"Antibiotikaresistens är ett av de allvarligaste hoten mot den globala folkhälsan", säger Argonne-fysikern Vitali Prakapenka. "Våra resultat ger nytt hopp för utvecklingen av effektivare antibiotika."

Forskarna använde en röntgenteknik som kallas seriell femtosekundkristallografi, eller SFX, för att fånga ögonblicksbilder av ett enzym, känt som beta-laktamas, i färd med att förstöra ett antibiotikum. SFX är unikt lämpad för att fånga bilder på atomnivå av molekyler i aktion.

"Vi fångade enzymet mitt i reaktionen, vilket gjorde det möjligt för oss att identifiera avgörande steg i processen för antibiotikadestruktion", säger Prakapenka, som ledde forskargruppen med forskare vid Argonne's Center for Nanoscale Materials, en DOE Office of Science User Facility. "Vi upptäckte att antibiotikan faktiskt kunde fastna på enzymets aktiva plats, skapa en sorts molekylär trafikstockning och stoppa den destruktiva processen."

Med denna nya kunskap tror forskarna att det kan vara möjligt att utveckla antibiotika som är specifikt utformade för att fastna i enzymets aktiva plats och därigenom blockera förstörelsen av antibiotikan och döda bakterierna.

Forskargruppen arbetar nu med att ta fram nya antibiotika baserat på sina fynd. De studerar också andra antibiotikaresistenta enzymer för att identifiera ytterligare sårbarheter som kan utnyttjas för att utveckla nya antibiotika.

"Vår förhoppning är att vår forskning kommer att leda till utvecklingen av nya antibiotika som kan övervinna resistens och rädda liv", sa Prakapenka.

Forskningen finansierades av DOE Office of Science och National Institutes of Health.