Rosnąca oporność bakterii na antybiotyki sprawia, że poszukiwanie nowych substancji przeciwbakteryjnych staje się jednym z największych wyzwań współczesnej medycyny. Naukowcy z Uniwersytetu Otto von Guericke w Magdeburgu po raz pierwszy zsyntetyzowali w laboratorium neozorangicynę A – naturalny związek o obiecującym działaniu przeciwbakteryjnym. Osiągnięcie to może stworzyć fundament pod rozwój nowej generacji antybiotyków rezerwowych przeznaczonych do leczenia najgroźniejszych zakażeń. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Chemistry – A European Journal.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Dowiesz się, czym jest neozorangicyna A i dlaczego uznawana jest za obiecującego kandydata na nowy antybiotyk rezerwowy.
- Poznasz, na czym polega przełomowa synteza opracowana przez naukowców z Uniwersytetu w Magdeburgu.
- Zrozumiesz, dlaczego bakterie Gram-ujemne należą do najtrudniejszych patogenów do leczenia i jak neozorangicyna A może pomóc w walce z antybiotykoopornością.
- Dowiesz się, jakie znaczenie mają wyniki badania dla rozwoju przyszłych terapii przeciwbakteryjnych i medycyny precyzyjnej.
Czym jest neozorangicyna A?
Neozorangicyna A to naturalny metabolit wtórny produkowany przez myksobakterie – mikroorganizmy wykorzystujące związki chemiczne do rywalizacji z innymi bakteriami. Dotychczasowe badania wykazały, że substancja:
- hamuje aktywność bakteryjnej polimerazy RNA,
- blokuje odczytywanie informacji genetycznej przez bakterie,
- uniemożliwia namnażanie drobnoustrojów,
- wykazuje aktywność wobec różnych grup bakterii, w tym trudnych do leczenia patogenów Gram-ujemnych.
To właśnie bakterie Gram-ujemne należą obecnie do największych zagrożeń epidemiologicznych w szpitalach na całym świecie. Dzięki dodatkowej błonie ochronnej skutecznie ograniczają przenikanie wielu antybiotyków, co znacząco utrudnia leczenie zakażeń.
Dlaczego synteza tej cząsteczki była tak trudna?
Choć neozorangicyna A od lat wzbudza zainteresowanie naukowców, jej wykorzystanie było dotychczas bardzo ograniczone. Największym problemem była niezwykle skomplikowana budowa chemiczna związku. Jak wyjaśnia profesor Dieter Schinzer:
Pracujemy tu nad cząsteczką, która jest niezwykle ekscytująca biologicznie, ale której badanie pod względem chemicznym stwarza ogromne trudności.
Dodatkowym wyzwaniem była wyjątkowo złożona struktura przestrzenna cząsteczki. Profesor Schinzer podkreśla:
Cząsteczka zawiera 16 tzw. centrów chiralnych, czyli, mówiąc prościej, miejsc, w których przestrzenne rozmieszczenie atomów musi być niezwykle precyzyjne. Nawet najmniejsze odchylenia mogą mieć kluczowe znaczenie, jeśli chodzi o to, czy substancja zmieści się w molekularnej „kieszeni” docelowego białka, czy pozostanie nieskuteczna.
Oprócz tego neozorangicyna A jest związkiem niestabilnym i może stosunkowo szybko ulegać degradacji w organizmie.
Innowacyjna strategia syntezy konwergentnej
Zespół badawczy zastosował nowoczesną strategię określaną jako synteza konwergentna. Zamiast budować całą cząsteczkę etap po etapie, naukowcy najpierw niezależnie przygotowali trzy bardzo złożone fragmenty, które dopiero na końcu zostały połączone w jedną strukturę. Każdy z bloków budulcowych wymagał aż 19 kolejnych reakcji chemicznych.
Dzięki specjalistycznym reakcjom sprzęgania badaczom udało się odtworzyć kompletny szkielet węglowy neozorangicyny A. Co istotne, sukces nie polega wyłącznie na uzyskaniu samej substancji. Jeszcze ważniejsze jest opracowanie powtarzalnej metody jej syntezy, która umożliwia dalsze badania oraz modyfikacje chemiczne.
Otwiera się droga do nowych antybiotyków
Uzyskanie laboratoryjnej wersji neozorangicyny A pozwala po raz pierwszy prowadzić kontrolowane modyfikacje jej budowy. Jak podkreśla profesor Dieter Schinzer:
Opracowana metoda syntezy jest warunkiem wstępnym do wprowadzenia ukierunkowanych zmian w substancji naturalnej i uczynienia jej bardziej stabilną, a tym samym przydatną do dalszego rozwoju substancji czynnych.
Może to umożliwić:
- zwiększenie stabilności związku,
- poprawę jego właściwości farmakologicznych,
- ograniczenie działań niepożądanych,
- opracowanie nowych kandydatów na antybiotyki rezerwowe.
Dlaczego potrzebujemy nowych antybiotyków?
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) uznaje antybiotykooporność za jedno z największych zagrożeń dla zdrowia publicznego. Według globalnej analizy opublikowanej w 2024 roku w czasopiśmie The Lancet:
- około 1,14 mln zgonów było bezpośrednio spowodowanych opornością bakterii na antybiotyki,
- z opornością wiązało się aż 4,71 mln zgonów,
- do 2050 roku liczba zgonów bezpośrednio spowodowanych zakażeniami wywołanymi przez bakterie oporne może sięgnąć 1,91 mln rocznie.
Rosnąca liczba szczepów opornych powoduje, że wiele dotychczas skutecznych antybiotyków stopniowo traci swoją efektywność.
Naturalne substancje mogą stać się podstawą nowych terapii
Zdaniem autora badań właśnie naturalne związki produkowane przez mikroorganizmy mogą stanowić inspirację dla kolejnych generacji leków. Profesor Schinzer podkreśla:
Zakażenia oporne na antybiotyki nie są już abstrakcyjnym scenariuszem przyszłości, lecz od dawna stanowią globalny problem medyczny. Dodaje również: potrzebujemy nowych struktur, ponieważ wiele tradycyjnych antybiotyków traci skuteczność. Substancje naturalne, takie jak neozorangicyna A, mogą stanowić ważny model, ale tylko wtedy, gdy nauczymy się, jak je kontrolować chemicznie.
Badacz zaznacza jednak, że od udanej syntezy do gotowego leku prowadzi jeszcze długa droga.
Przed naukowcami kolejne etapy badań
Laboratoryjne odtworzenie neozorangicyny A stanowi dopiero pierwszy etap rozwoju potencjalnego leku. Kolejne prace będą koncentrować się na:
- opracowaniu bardziej stabilnych analogów,
- ocenie bezpieczeństwa,
- analizie skuteczności biologicznej,
- badaniach przedklinicznych,
- dalszej optymalizacji właściwości farmakologicznych.
Profesor Schinzer podsumowuje znaczenie osiągnięcia:
Oznacza to, że w przyszłości możliwe będzie opracowanie bardziej stabilnych wariantów, przetestowanie efektów biologicznych i systematyczne badanie potencjalnych nowych leków.
Wyniki mogą przyspieszyć rozwój medycyny przeciwbakteryjnej
Badanie z Uniwersytetu w Magdeburgu pokazuje, jak ogromną rolę w odkrywaniu nowych leków odgrywa nowoczesna chemia syntetyczna. Dzięki opracowaniu skutecznej metody syntezy neozorangicyny A naukowcy zyskali możliwość dalszego rozwijania związku, który wcześniej był praktycznie niedostępny do szerokich badań.
Choć do zastosowania klinicznego droga pozostaje jeszcze długa, osiągnięcie może stać się ważnym punktem zwrotnym w poszukiwaniu nowych antybiotyków rezerwowych przeciwko bakteriom wielolekoopornym.
Główne wnioski
- Naukowcy z Uniwersytetu w Magdeburgu po raz pierwszy zsyntetyzowali neozorangicynę A – naturalny związek o aktywności przeciwbakteryjnej, który może stać się podstawą do opracowania nowych antybiotyków rezerwowych.
- Neozorangicyna A hamuje bakteryjną polimerazę RNA i wykazuje aktywność wobec bakterii Gram-ujemnych, uznawanych za jedne z najtrudniejszych do leczenia z powodu wysokiej oporności na antybiotyki.
- Zespół badawczy opracował innowacyjną strategię syntezy konwergentnej, umożliwiającą odtworzenie niezwykle złożonej cząsteczki oraz jej dalsze chemiczne modyfikowanie w celu zwiększenia stabilności i skuteczności.
- Wyniki opublikowane w „Chemistry – A European Journal” mogą przyspieszyć rozwój nowych terapii przeciwbakteryjnych, co ma szczególne znaczenie w obliczu narastającej antybiotykooporności, którą WHO uznaje za jedno z największych zagrożeń dla zdrowia publicznego.
Źródło:
- https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.71360
- University of Magdeburg
