RMIT-Wissenschaftler haben eine neue Art von Antibiotikum entwickelt, das schnell überarbeitet werden kann, um Resistenzen durch gefährliche Superbugs zu vermeiden.
Entwickelt von Ph.D. Kandidatin Priscila Cardoso und Hauptbetreuerin Dr. Céline Valéry von der School of Health and Biosciences des RMIT hat das Antibiotikum ein einfaches Design, das eine schnelle und kostengünstige Herstellung im Labor ermöglicht.
Die Aminosäurebausteine des Antibiotikums mit dem Namen Priscilicidin sind klein, sodass es auf verschiedene Arten von Antibiotikaresistenzen zugeschnitten werden kann.
Da die Weltgesundheitsorganisation die antimikrobielle Resistenz als „eine der zehn größten globalen Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit der Menschheit“ bezeichnet, ist die Entwicklung neuer Antibiotika dringender denn je.
Professor Charlotte Conn, eine von Cardosos Ph.D. Aufsichtsbehörden, sagten angesichts dieser Dringlichkeit, Priscilicidin sei ein aufregender Durchbruch für die öffentliche Gesundheit.
Priscilicidin ist eine Art antimikrobielles Peptid. Diese Peptide werden von allen lebenden Organismen als erste Abwehr gegen Bakterien und Viren produziert.
Nach Sichtung der Literatur über Molekulartechnik von antimikrobiellen Peptiden entwarf und testete das Team 20 kurze Peptide, bevor es sich für Priscilicidin als besten Kandidaten entschied.
„Die pharmazeutische Industrie testet im Allgemeinen Tausende von Verbindungen, bevor sie einen Hauptkandidaten erhält. In unserem Fall waren nur 20 Designs erforderlich, um eine ganz neue Familie von Antibiotika zu entwickeln“, sagte Valéry.
Conn sagte, Priscilicidin basiere auf einem natürlichen antibiotischen Peptid, was es im Vergleich zu bestehenden konventionellen Antibiotika weniger wahrscheinlich mache, dass es eine antimikrobielle Resistenz hervorrufe.
„Gegenwärtige natürliche Antibiotika sind teuer und in großem Maßstab schwer herzustellen. Sie werden auch schnell im Körper abgebaut“, sagte sie
„Priscilicidin kombiniert die Vorteile des Designs kleiner Moleküle, was bedeutet, dass es schnell und kostengünstig im Labor synthetisiert werden kann, mit den Vorteilen natürlicher Antibiotika.“
Wie wirkt Priscilicidin?
Priscilicidin wurde von Indolicidin abgeleitet, einem natürlichen Antibiotikum, das im Immunsystem von Kühen vorkommt.
Die Forschung des Teams, veröffentlicht im Januar 2023 in der Sonderausgabe „Women in Nanoscience 2022“ von Grenzen in der Chemiezeigte, dass Priscilicidin hochgradig aktiv gegen resistente Mikrobenstämme wie Golden Staphylokokken, E. coli-Bakterien und Candida-Pilze war.
Priscilicidin wirkt, indem es die Membran der Mikroben stört und schließlich die Zelle tötet. „Der Angriff auf diese äußere Schicht erschwert es den Bakterien, sich zu entwickeln und der Behandlung zu widerstehen“, sagte Valéry.
Labortests zeigten, dass Priscilicidin eine ähnliche antimikrobielle Aktivität wie Indolicidin bei häufigen bakteriellen und Pilzinfektionen hatte.
Ein neues Arsenal topischer und oraler Antibiotika
Die Forschung des Teams zeigt, dass sich die Moleküle von Priscilicidin auf natürliche Weise selbst in Hydrogelform anordnen, was es ideal für die Herstellung von antibiotischen Gelen und Cremes macht.
Valéry sagte, wenn neue Medikamente entwickelt würden, müssten Wissenschaftler die pharmazeutische Formulierung des Medikaments berücksichtigen.
Dazu gehören die Form des Medikaments (z. B. Kapsel oder Creme) und die damit verbundenen Prozesse.
Die natürliche Hydrogelform von Priscilicidin bedeutet, dass sie einen Teil dieses Formulierungsprozesses umgehen können, sagte Valéry.
„Die Tatsache, dass wir die Viskosität von Priscilicidin kontrollieren können, bedeutet, dass wir viele Anwendungen als unterschiedliche Produkte in Betracht ziehen können, indem wir die Arten von Behandlungen diversifizieren, um die antimikrobielle Resistenz zu stoppen“, sagte sie.
Während das Team Priscilicidin hauptsächlich für topische Anwendungen untersucht, schließt es orale Anwendungen nicht aus.
„Theoretisch könnte man alle Verabreichungswege für Priscilicidin wählen, aber keine davon wurde bisher getestet“, sagte Conn.
„Wir haben am RMIT eine orale Verabreichungstechnologie für Protein- und Peptidarzneimittel, die die orale Verabreichung von antimikrobiellen Peptiden ermöglichen wird.
Wir prüfen derzeit Priscilicidin als Kandidaten für diesen Test.“
„Rational design of potent ultrashort antimicrobial peptides with programmierbar assembly into nanostructured hydrogels“ ist veröffentlicht in Grenzen in der Chemie.
Mehr Informationen:
Priscila Cardoso et al, Rationales Design von potenten ultrakurzen antimikrobiellen Peptiden mit programmierbarem Zusammenbau zu nanostrukturierten Hydrogelen, Grenzen in der Chemie (2023). DOI: 10.3389/fchem.2022.1009468