Antibiotikaresistenta bakterier är ett hot mot människoliv, och ändå går utvecklingen av nya läkemedel för att behandla bakterieinfektioner långsamt. En grupp beprövade läkemedel som använts i cancerbehandling i decennier kan möjligen vara lösningen. En ny klass av antibiotika utvecklas nu av forskare vid Linköpings universitet.
Många läkemedel och läkemedelskandidater har visat sig vara mycket effektiva för att döda bakterier eller tumörceller. Problemet är att de också skadar patienten, och de används därför mycket sparsamt eller inte alls. När de används för att behandla till exempel cancer, levereras de direkt till blodet och sprids i hela kroppen. Men forskare vid Linköpings universitet utvecklar nu en metod för att leverera starka substanser på ett säkrare sätt, som de hoppas ska öppna upp nya möjligheter att behandla olika sjukdomar.
"Det finns många läkemedelsingredienser som är mycket effektiva, men som har allvarliga biverkningar. Jag vill paketera molekyler med vår metod, så att de levereras specifikt till den plats i kroppen där bakterierna eller cancercellerna finns. Vi kan sänka dosen och ändå få en bra effekt precis där det behövs, säger Frank Hernandez, docent vid institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet.
Frank Hernandez har särskilt intresserat sig för en grupp läkemedel som kallas nukleosidanaloger som har använts sedan 1960-talet. De används fortfarande som det första terapeutiska alternativet för flera cancerformer och virusinfektioner. Forskning har visat att den här typen av molekyler också är bra på att döda bakterier.
Trots detta används för närvarande inte nukleosidanaloger för att behandla bakterieinfektioner, troligen för att de är förknippade med allvarliga biverkningar, och det finns andra tillgängliga antibiotika. Uppkomsten och spridningen av livshotande, multiresistenta bakterier har dock skapat ett överhängande behov av nya alternativ till för närvarande använda antibiotika, och nukleosidanaloger kan ha en roll att spela i detta.
Under de senaste tio åren har Frank Hernandez och hans kollegor gjort flera upptäckter som banat väg för den metod de utvecklat för att förpacka nukleosidanaloger så att dessa kan levereras på ett säkrare sätt. De har i flera studier undersökt egenskaperna hos en typ av proteiner som kallas nukleaser.
Nukleaser kan finnas både hos djur och i bakterier, men under evolutionens gång har det uppstått skillnader mellan bakterienukleaser och mänskliga nukleaser, något som forskarna drar nytta av. Forskargruppen har visat att de specifika "fingeravtrycken" av nukleaser kan användas för att känna igen olika bakterier.
"Vår metod kombinerar två saker:förmågan att specifikt rikta in sig på en bakterieinfektion, och effekten av läkemedel som har funnits väldigt länge och ofta är väl beprövade, men som hittills har levererats på ett sätt som är skadligt för patienten, säger Frank Hernandez.
Alla nukleaser har en sak gemensamt:de fungerar som biologiska saxar, skär DNA i cellgenomet. Metoden som forskarna utvecklat drar fördel av dessa egenskaper i specifika nukleaser från bakterierna som ska behandlas. Läkemedlet är förpackat så att det förblir inaktivt tills det kommer i kontakt med rätt nukleas. Bakterienukleasen skär av nukleasanalogen, som sedan blir aktiv och dödar bakterier på just den plats. Forskarna har döpt sin strategi till TOUCAN (Therapeutic OligonUCleotides Activated by Nucleases).
I sin aktuella studie visar LiU-forskarna hur det fungerar. De använder TOUCAN-strategin på möss för att döda Staphylococcus aureus-bakterier med nukleosidanalogen floxuridin, som används inom vården för att behandla till exempel tjocktarmscancer.
Studien, "Terapeutiska oligonukleotider aktiverade av nukleaser (TOUCAN):Ett nanobärarsystem för specifik leverans av kliniska nukleosidanaloger," publicerades i Journal of Controlled Release .
Studieresultaten indikerar att floxuridin förpackat och levererat med TOUCAN-strategin möjliggjorde effektiv och säker behandling av infektionen.
"Jag tror att TOUCAN-tekniken har en stor potential att bli ett genombrott i behandlingen av infektionssjukdomar", säger Baris Borsa, chefsingenjör vid Linköpings universitet.
Forskarna uppskattar att det kommer att dröja ytterligare fem till tio år innan denna metod är redo att användas för att behandla bakterieinfektioner hos patienter. De ser också möjligheter att använda TOUCAN för att minska biverkningarna av nukleosidanaloger vid till exempel cancer och virusinfektioner hos patienter.
Nästa på deras agenda är att ta reda på hur kroppen hanterar TOUCAN och att undersöka om det finns några oönskade kort- eller långtidseffekter.
Mer information: Baris A. Borsa et al, Terapeutiska oligonukleotider aktiverade av nukleaser (TOUCAN):Ett nanobärarsystem för specifik leverans av kliniska nukleosidanaloger, Journal of Controlled Release (2023). DOI:10.1016/j.jconrel.2023.07.057
Journalinformation: Journal of Controlled Release
Tillhandahålls av Linköpings universitet
