Eine Entdeckung von Wissenschaftlern des King’s College in London könnte die Bemühungen zur Entwicklung neuer Antibiotika im Kampf gegen die antimikrobielle Resistenz beschleunigen.
In einem Papier veröffentlicht im Zeitschrift der American Chemical SocietyWissenschaftler des Fachbereichs Chemie stellen eine neue, schnelle Methode zur Herstellung zyklischer Peptide vor – einer wichtigen Klasse von Antibiotikamolekülen. Das Verfahren dauert nur wenige Minuten statt der üblichen Stunden oder Tage und trägt so zur Überwindung einer großen Herausforderung bei der Entwicklung von Antibiotika bei.
Die Hauptautorin Dr. Sarah Barry vom Fachbereich Chemie am King’s College London sagte: „Der weltweite Anstieg antimikrobiell resistenter Infektionen gefährdet die enormen Fortschritte der modernen Medizin im letzten Jahrhundert. Von einem Schnitt in den Finger bis hin zu einer großen Operation oder Krebsbehandlung ist für alles der Einsatz von Antibiotika erforderlich. Aber wenn Bakterien und Viren sich so weiterentwickeln, dass sie diesen Medikamenten entgehen, verlieren diese lebensrettenden Medikamente ihre Wirksamkeit.“
„Wir müssen dringend in die Entwicklung von Antibiotika investieren – und wir hoffen, dass Durchbrüche wie unsere neue Methode am King’s College zu erneuten Anstrengungen in Richtung dieses Ziels inspirieren können.“
Da die antimikrobielle Resistenz (AMR) eine große und wachsende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit auf der ganzen Welt darstellt, werden dringend neue Antibiotika benötigt, um tödliche Infektionskrankheiten zu bekämpfen. Antibiotika so zu modifizieren oder zu entwickeln, dass sie Resistenzen vermeiden, ist aufgrund der Komplexität ihrer Molekularstruktur jedoch eine Herausforderung. Einige bestehen aus zyklischen Peptiden – ringförmig miteinander verbundenen Aminosäureketten –, die im Labor nur sehr schwer nachgebildet werden können.
Um zu verstehen, wie dieser Prozess in der Natur abläuft, untersuchten die Wissenschaftler ein natürlich vorkommendes zyklisches Peptid, das vielversprechende Wirkungen gegen die Bakterien zeigt, die TB verursachen – die tödlichste Infektionskrankheit der Welt, gegen die immer mehr Resistenzen entstehen. Sie fanden heraus, dass sich ihre Peptide unglaublich schnell zu Zyklen schließen konnten, wenn sie die kodierte Aminosäuresequenz des natürlichen Peptids zur Herstellung ihrer synthetischen Peptide verwendeten.
Das Team ist davon überzeugt, dass sich mit diesem einfachen Ansatz modifizierte Versionen der in antimikrobiellen Mitteln verwendeten Moleküle herstellen lassen, die wiederum zur Entwicklung neuer Antibiotika verwendet werden können.
Dr. Yaoyu Ding, Forschungsassistent, dessen Doktorarbeit auf diesem Projekt basierte, sagte: „Wir haben einen wichtigen Teil der Chemie, die zur Herstellung dieser Moleküle erforderlich ist, wesentlich einfacher und schneller gemacht. Wir hoffen, dass diese Chemie es Forschern ermöglicht, Derivatebibliotheken zu erstellen, um das Screening nach neuen antimikrobiellen Mitteln zu ermöglichen.“
Während ihr Hauptinteresse antimikrobiellen Substanzen galt, testeten die Wissenschaftler dieses Verfahren auch erfolgreich an einer Reihe anderer Peptide und ebneten damit den Weg für die Entdeckung zyklischer Peptide in einer Reihe von Medikamenten, darunter auch Mitteln gegen Krebs.
Mehr Informationen:
Yaoyu Ding et al, Schnelle Peptidcyclisierung inspiriert durch die modulare Logik nichtribosomaler Peptidsynthetasen, Zeitschrift der American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c04711