Выбор мишени имеет решающее значение для разработки новых противомикробных препаратов. На сегодняшний день большинство подходов к выбору мишеней сосредоточено на важности выживаемости бактерий. Однако, помимо выживаемости, ученые Рокфеллера считают, что молекулярные мишени следует идентифицировать путем определения того, какие клеточные пути имеют низкую вероятность развития резистентности.
«В течение миллиарда лет фаги неоднократно заражали популяции бактерий, и в течение этого периода времени они выявляли слабые места в бактериальном панцире», — говорит старший автор Винсент А. Фишетти, профессор и заведующий лабораторией бактериального патогенеза и иммунологии. «Мы используем то, что фаг« узнал »за этот период, чтобы определить новые мишени для антибиотиков, которые, по нашему мнению, позволят избежать проблемы устойчивости, обнаруженной к другим антибиотикам."
Путь к определению этой новой цели длился более семи лет усилий. Фишетти и его коллеги использовали кодируемую фагом молекулу, чтобы идентифицировать бактериальный фермент-мишень, называемый 2-эпимеразой, который используется Bacillus anthracis для синтеза важной структуры клеточной стенки. В 2008 году лаборатория Фишетти с Эреком Стеббинсом из Рокфеллера и его коллегами из Лаборатории структурной микробиологии решила кристаллическую структуру этого фермента.
Основываясь на этой работе, исследователи определили ранее неизвестный регуляторный механизм в 2-эпимеразе, который включает прямое взаимодействие между одной молекулой субстрата в активном сайте фермента и другой молекулой в аллостерическом сайте фермента. Фишетти и его коллеги решили нацелить аллостерический сайт 2-эпимеразы для выработки ингибирующих соединений, потому что он обнаружен в других бактериальных 2-эпимеразах, но не в человеческом эквиваленте фермента.
Благодаря сотрудничеству с Astex, инициированному соавтором Алланом Голдбергом, был разработан ингибитор 2-эпимеразы под названием Epimerox.
Раймонд Шух, бывший научный сотрудник лаборатории Фишетти, испытал ингибитор на мышах, инфицированных Bacillus anthracis. Он обнаружил, что Эпимерокс не только защищает животных от сибирской язвы, но и у бактерий не развивается устойчивость к ингибитору.
Исследователи также обнаружили, что Epimerox способен убивать устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus (или MRSA) без каких-либо доказательств устойчивости даже после обширных испытаний. Их работа была опубликована на этой неделе в PLOS ONE.
«Поскольку почти все грамположительные бактерии содержат 2-эпимеразу, мы считаем, что Эпимерокс должен быть эффективным антибиотиком широкого спектра действия», — говорит Фишетти. "Долгосрочное эволюционное взаимодействие между фагом и бактериями позволило нам идентифицировать цели, которые бактерии не могут легко изменить или обойти.
Это открытие дает нам уверенность в том, что вероятность развития устойчивости к эпимероксу довольно низка, что позволяет лечить инфекции, вызванные бактериями с множественной лекарственной устойчивостью, такими как MRSA. Это очень обнадеживающий результат в то время, когда устойчивость к антибиотикам является серьезной проблемой для здоровья."