Investigadores de Johns Hopkins informan que han sentado las bases para desarrollar nuevos antibióticos que funcionen contra bacterias incurables resistentes a los antibióticos como la tuberculosis al atacar una enzima esencial para la producción e integridad de las paredes celulares bacterianas.
Los hallazgos, dicen, sugieren que los antibióticos dirigidos específicamente a la enzima LD-transpeptidasa recientemente descubierta, que es necesaria para construir las paredes celulares bacterianas en algunas bacterias, podrían curar muchas infecciones resistentes a los antibióticos.
Una implicación adicional de la investigación, según el equipo de Johns Hopkins, es que los medicamentos dirigidos a la enzima podrían ofrecer un tratamiento más rápido, más barato y más fácilmente accesible contra la tuberculosis, una enfermedad que todavía mata a más personas en todo el mundo que cualquier otra infección, según elCentros de Control y Prevención de Enfermedades.
Se publica un resumen de los hallazgos el 7 de noviembre en Nature Chemical Biology.
"La complejidad del tratamiento de la TB y la creciente prevalencia de resistencia a los antibióticos es una grave amenaza para la salud pública", dice Gyanu Lamichhane, Ph.D., profesor asociado de medicina en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. Su equipo se unió a la investigaciónequipo de Craig Townsend, Ph.D., Profesor de Química Alsoph H. Corwin en la Escuela de Artes y Ciencias Krieger de la Universidad Johns Hopkins, para abordar este complejo problema ". Nuestra investigación ofrece pasos hacia el diseño de nuevos antibióticos que atacan unenzima bacteriana previamente no dirigida ", dice Townsend.
La raíz de su investigación, dice Lamichhane, es el hecho de que más de la mitad de los antibióticos recetados hoy son de una clase llamada betalactámicos, que funcionan interrumpiendo la función de la enzima DD-transpeptidasa que crea paredes celulares bacterianas.Sin ella, las bacterias mueren rápidamente. Sin embargo, en 2005, un equipo de investigadores encontró una segunda enzima que construye paredes, la LD-transpeptidasa, que permite que las bacterias como las que causan la TB sobrevivan a los tratamientos con antibióticos ". Observamos la estructura de la LD-transpeptidasa, pensó en cómo funciona y comenzó a fabricar nuevos compuestos que podrían usarse contra ella ", dice Townsend.
Pankaj Kumar, Ph.D., becario postdoctoral en enfermedades infecciosas de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, comenzó la investigación en el nuevo estudio extrayendo LD-transpeptidasa de muchas especies de bacterias y examinando su estructura molecular detallada con un sofisticadosistema de imágenes conocido como cristalografía de rayos X de proteínas utilizando la fuente avanzada de fotones en el Laboratorio Nacional de Argonne en Chicago.
Al analizar la estructura de la enzima, los investigadores de Johns Hopkins pudieron diseñar nuevos compuestos en el grupo de carbapenem, una subclase de los antibióticos betalactámicos que se unen a la enzima de construcción de la pared LD-transpeptidasa y detienen su función.
En cultivos bacterianos vivos, los grupos de Lamichhane y Townsend demostraron que los carbapenems detienen la actividad de construcción de la pared de la enzima. Los nuevos compuestos fueron incluso efectivos contra los patógenos ESKAPE, un grupo de seis especies bacterianas que los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedadesse ha identificado como una amenaza debido a su propensión a desarrollar resistencia a los antibióticos.
Tras estos éxitos, Amit Kaushik, Ph.D., un becario postdoctoral en enfermedades infecciosas de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, probó dos carbapenems in vivo contra la TB en ratones infectados con TB.
Los investigadores infectaron ratones con bacterias de tuberculosis y los separaron en diferentes grupos de tratamiento. Se tomaron muestras de los pulmones de los roedores periódicamente durante un período de tres semanas, y los resultados mostraron que, incluso sin el uso de tratamientos con antibióticos de tuberculosis clásicos, los nuevos carbapenémicos, específicamente biapenem, infección de tuberculosis curada en ratones.
"Nuestros datos muestran que los carbapenémicos trataron con éxito las infecciones de TB solo atacando la enzima correcta", dice Lamichhane.
Townsend y Lamichhane dicen que el foco de su investigación ahora está en crear variaciones de su compuesto original que estén diseñadas para atacar bacterias específicas. Muchos antibióticos comúnmente recetados hoy en día funcionan en un amplio espectro de especies bacterianas, lo que significa que además de matar malbacterias, también destruyen las bacterias amigables que nuestros cuerpos necesitan para funcionar normalmente y cuya destrucción puede causar efectos secundarios peligrosos. Lamichhane cree que el futuro de los tratamientos con antibióticos depende de nuestra capacidad de ser buenos administradores antimicrobianos y tratar bacterias específicas sin afectar los cuerpos naturalesmicrobioma. Esto no solo reducirá los efectos secundarios de los antibióticos, sino que también ralentizará el desarrollo de resistencia a los antibióticos en las especies bacterianas que no están siendo atacadas.
Los investigadores ahora están en el proceso de iniciar ensayos clínicos para probar la seguridad y eficacia de algunos de estos nuevos compuestos.
La resistencia a los antibióticos ha sido una amenaza siempre presente desde el descubrimiento de la penicilina en 1928. Los científicos y los médicos históricamente se han mantenido al día con las bacterias resistentes a través de la introducción frecuente de nuevos tratamientos con antibióticos. Sin embargo, la investigación y el desarrollo de antibióticos se desplomaron en la década de 1980a medida que otros medicamentos se volvieron más rentables de producir. Debido a la disminución del incentivo para invertir en nuevos antibióticos y al uso liberal de antibióticos que ya tenemos, muchas especies bacterianas han superado rápidamente nuestra capacidad de tratarlos. Los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades estiman queanualmente, 2 millones de enfermedades y 23,000 muertes son causadas por bacterias resistentes a los antibióticos solo en los Estados Unidos, y que el 70 por ciento de las infecciones adquiridas en el hospital ahora son resistentes a los antibióticos.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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