Mithilfe einer Technik, die sich bei der Bekämpfung von Krebstumoren als vielversprechend erwiesen hat, hat ein Team von Duke Health einen Weg gefunden, einen molekularen Sprengkopf einzusetzen, der das Bakterium vernichten kann, das die Lyme-Borreliose verursacht.
Der Ansatz wurde in Zellkulturen mit dem Bakterium Borrelia burgdoferi getestet und hat das Potenzial, nicht nur Bakterien, sondern auch Pilze wie Hefen und Viren anzugreifen. Die Ergebnisse erscheinen im Journal Zellchemische Biologie.
„Dieser Transportmechanismus wird im Bakterium verinnerlicht und bringt ein Molekül hinein, das das auslöst, was wir als Berserkerreaktion beschrieben haben – eine programmierte Todesreaktion“, sagte Hauptautor Timothy Haystead, Ph.D., Professor an der Abteilung für Pharmakologie und Pharmakologie von Duke Krebsbiologie. „Es vernichtet die Bakterien – sterilisiert die Kultur mit einer einzigen Lichtdosis. Und wenn man sich dann ansieht, was mit der Elektronenmikroskopie passiert, sieht man den Zusammenbruch des Chromosoms.“
Haystead und Kollegen verwendeten einen molekularen Vermittler namens Hochtemperatur-Protein G (HtpG), der am Schutz von Zellen beteiligt ist, die Hitzestress ausgesetzt sind. Diese Proteinfamilie stand im Mittelpunkt von Medikamentenentwicklungsprogrammen für mögliche Krebstherapien.
Studien zu diesem Protein als antimikrobiellem Mittel waren ebenfalls ermutigend, aber die Arbeit des Duke-Teams scheint die erste zu sein, die einen HtpG-Inhibitor an ein Medikament koppelt, das die Lichtempfindlichkeit erhöht.
Die Forscher fanden heraus, dass der mit dem lichtempfindlichen Medikament ausgerüstete HtpG-Inhibitor schnell in die Zellen der Lyme-Bakterien aufgenommen wurde. Bei Lichteinwirkung gerieten die Zellen der Bakterien in Unordnung, kollabierten schließlich und töteten sie.
„Unsere Ergebnisse deuten auf eine neue, alternative Strategie zur Entwicklung von Antibiotika hin, mit der man eine potenziell große Anzahl bisher unerforschter Bereiche innerhalb von Bakterien nutzen kann, um Zelltoxine abzugeben“, sagte Haystead.
Zu den Autoren der Studie gehören neben Haystead auch Dave L. Carlson, Mark Kowalewski, Khaldon Bodoor, Adam D. Lietzan, Philip Hughes, David Gooden, David L. Loiselle, David Alcorta, Zoey Dingman, Elizabeth A. Mueller, Irnov Irnov und Shannon Modla, Tim Chaya, Jeffrey Caplan, Monica Embers, Jennifer C. Miller, Christine Jacobs-Wagner, Matthew R. Redinbo und Neil Spector (verstorben).
Mehr Informationen:
Dave L. Carlson et al., Targeting von Borrelia burgdorferi HtpG mit einem Berserker-Molekül, eine Strategie für die antimikrobielle Entwicklung, Zellchemische Biologie (2023). DOI: 10.1016/j.chembiol.2023.10.004