Kahjulikud bakterid on välja töötanud mõned geniaalsed mehhanismid, et antibiootikumidele vastu seista. Üks neist on ravimite väljavoolupump – valgud, mis valvavad mööda bakterirakumembraane, tuvastades antibakteriaalsed ained, mis läbivad membraani ja väljutavad need kiiresti rakust.
"Need ravimite väljavoolupumbad on äärmiselt problemaatilised," ütles Browni ülikooli keemiadotsent Jason Sello. "Ravimid pumbatakse bakteritest välja ja need ei saavuta toksilisuse kriitilist kontsentratsiooni."
Sello ja Browni teadlaste meeskond on välja pakkunud uue strateegia, mis võib aidata narkootikume väljavooluvalvuritest mööda hiilida. Uus lähenemisviis kasutab molekulaarseid fragmente, mida manustatakse koos antimikroobsete ainetega. Väljavoolupumbad on hõivatud fragmentide väljapumpamisega, samal ajal kui antimikroobsed ained suudavad rakus püsida.
"Põhimõtteliselt kasutame peibutusvahendeid," ütles Sello. "See on suhteliselt lihtne idee meditsiinis olulise probleemi lahendamiseks."
Sello ja tema kolleegid kirjeldavad meetodit ja mõningaid esialgseid laboritulemusi ajakirjas ACS Infectious Diseases avaldatud artiklis. Selle artikli kaasautoriteks olid magistrandid Corey Compton ja Daniel Carney ning bakalaureuseõppe Patrice Groomes.
Uuringu jaoks katsetasid Sello ja tema meeskond paljutõotava uue klassi antimikroobsete ravimite kandidaate, mida nimetatakse atsüüldepsipeptiidideks või ADEP-deks. Need ühendid on osutunud tõhusaks paljude bakteriaalsete patogeenide liikide hävitamisel, kuid üldiselt on need vähem tõhusad tuberkuloosi põhjustava bakteri vastu. On teatatud, et ADEP-resistentsus M.tuberkuloos oli tingitud ühe või võib-olla mitme väljavoolupumba olemasolust. Sello ja tema meeskond otsisid viisi, kuidas neid pumpasid segada, et ADEP-sid saaks kasutada tuberkuloosi raviks.
"ADEP-i väljavoolupumba toimimiseks on kaks stsenaariumi, " ütles Sello. "Pump suudab ära tunda kogu molekuli või selle osa. Arvasime, et kui viimane stsenaarium toimib, võib molekul, mis sisaldab minimaalset osa ADEP-st, mille pump tuvastab, konkureeriv alt segada ADEP väljavoolu."
Sello ja tema meeskond asusid sünteesima molekule, mis olid suurema ADEP-molekuli fragmendid. Seejärel asetasid nad fragmendid koos täielike ADEP-dega katseklaasidesse, mis sisaldasid M. tuberculosis'e mittepatogeenset sugulast Streptomyces coelicolori, millega on laboris ohutu töötada. Nad leidsid, et üks fragmentidest – täieliku ADEP-molekuli külgahelale vastav molekul – suurendas ADEP-i efektiivsust bakterite tapmisel neli korda.
Veendumaks, et fragmendi võime ADEP-i sünergiseerida oli tingitud konkurentsist väljavooluga, kordasid teadlased katset geneetiliselt muundatud S. coelicolori tüvega, milles väljavoolupumpa kodeerivad geenid olid lõppenud. -väljendas. See tüvi oli väga vastupidav ainult ADEP-i suhtes. Kuid tüve ADEP-tundlikkus suurenes oluliselt, kui katses kasutati molekulaarset peibutist. See on üsna selge märk sellest, et peibutusvahendid tõepoolest häirivad väljavoolupumpa.
M. tuberculosis'ega läbiviidud järelkatsed näitasid sarnaseid tulemusi. Tegelikult näitas töörühm, et fragmentide meetod toimis paremini kui ADEP-de kombineerimine reserpiiniga, mis on hästi tuntud väljavoolu inhibiitor.
"Üks asi, mis meid sel juhul üllatas, oli asjaolu, et te ei vajanud ADEP-i tõhususe suurendamiseks palju fragmenti, " ütles Sello. "See tulemus viitab sellele, et pump mõjutab eelistatav alt fragmenti."
Sello ütleb, et need esialgsed katsed annavad "tugeva põhimõtte tõestuseks" uue lähenemisviisi jaoks ravimite väljavoolu pärssimisel. Lõpuks loodavad teadlased, et võib olla võimalik välja töötada ravim, mis annab nii antibakteriaalseid aineid kui ka peibutusmolekule.
Strateegiat võiks rakendada ka vähiravis, ütles Sello. Mõned vähivormid ei allu ravimitele, kuna vähirakkudel on väljavoolupumbad. Meeskond on optimistlik, et seda strateegiat võib keemiaravis laialdaselt kasutada.
"Väljavoolupumbad on osa nakkushaiguste ravi õudusunenägudest," ütles Sello. "On väljavoolupumpasid, mis suudavad eksportida mitut erineva struktuuri ja toimemehhanismiga ravimit. Kui patogeenne bakteritüvi omandab ühte neist väljavoolupumpadest kodeeriva geeni, muutub see ootamatult resistentseks mitme antibakteriaalse ravimi suhtes. Kuna väljavoolupump on võib kahjustada isegi äsja väljatöötatud antibakteriaalse ravimi tõhusust, peame mõtlema, kuidas neist väljavoolupumpadest mööda hiilida."
See viimane töö soovitab paljulubavat strateegiat just selleks.
