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IBM will Antibiotika durch diese großen alten synthetischen Moleküle ersetzen

2020

Als Alexander Fleming 1928 Penicillin entdeckte, war der Befund aus zwei Gründen entscheidend: Erstens hatten Ärzte offensichtlich endlich die Möglichkeit, Krankheiten wie Lungenentzündung, Gonorrhö und rheumatisches Fieber zu behandeln. Bis dahin bestand der Ansatz darin, zu beobachten, zu warten und zu hoffen, dass das Immunsystem des Patienten die Infektion beseitigt. das hat oft nicht geklappt. Und zweitens brachte die Entdeckung die Idee mit sich, dass wir Moleküle aus Bakterien und Pilzen verwenden könnten, um andere Bakterien abzutöten - solche, die Infektionen und Krankheiten verursachen.

Seitdem sind Forscher auf der Suche nach neuartigen Molekülen, ähnlich wie Penicillin, um die verschiedenen Bakterien und Pilze zu behandeln, die uns infizieren. Und von Anfang an war es ein Wettlauf gegen die Zeit. Bakterien entwickeln sich schnell und unser Ziel ist es, sie alle zu vernichten. Ihr Ziel ist jedoch genau das Gegenteil: Um jeden Preis zu überleben. Untersuchungen zeigen, dass bei diesem Tauziehen die Menschen schrittweise näher und näher an einen bakteriellen Sieg herangezogen werden. Im Mai 2016 schätzte die vom britischen Gesundheitsministerium finanzierte Forschungsgruppe Review on Antimicrobial Resistance, dass jährlich 700.000 Menschen an antibiotikaresistenten Infektionen sterben (dies sind Bakterien, die derzeit keine verfügbaren Antibiotika abtöten können). Bis 2050 könnten schätzungsweise 10 Millionen Menschen an diesem Widerstand sterben, wenn Forscher keinen Weg finden, mit den sich ständig weiterentwickelnden Bakterien Schritt zu halten.

Wissenschaftler wenden unzählige Ansätze an, um dieses Ergebnis zu vermeiden. Und während die meisten der Forscher bei der Suche nach neuen Molekülen oder Proteinen in Bakterien oder Pilzen eine ähnliche Rolle spielen wie Fleming bei der Suche nach Penicillin: Sie haben ein synthetisches Molekül entwickelt, das auf neuartige Weise jedes Bakterium aus dem Virus abtötet von innen nach außen.

Die Forscher wollten das gruseligste Antibiotikaresistenz-Szenario angehen: Wenn ein resistenter Bakterienstamm systemisch wird und sich über das Blut auf jedes Organsystem im Körper ausbreitet. Sie entwickelten Moleküle, um gegen fünf der arzneimittelresistentesten Stämme zu kämpfen, die üblicherweise in Krankenhäusern erworben werden. Diese Stämme werden häufig systemisch und führen zu Organversagen.

Seit einiger Zeit arbeiten Forscher daran, synthetische Moleküle herzustellen, aber es ist schwierig. Das synthetische Molekül muss in der Lage sein, biologisch abgebaut zu werden - es kann nicht für immer im Körper verbleiben - und es muss auch Bakterien auf eine Weise wirksam bekämpfen, die andere Organsysteme im Organ nicht negativ beeinflusst Karosserie. Bestehende Medikamente, die hochresistente Bakterien abtöten, tauschen dies typischerweise gegen Toxizität für die Leber und andere Organe aus.

"Wir versuchen, die genaue Funktionsweise unseres angeborenen Immunsystems nachzubilden", sagt James Hedrick, ein Forscher bei IBM. Er und sein Team haben ihre Ergebnisse in einem Artikel veröffentlicht, der diese Woche in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde Wir zerstören zelluläre Invasoren, indem wir ihre Schutzbarrieren abbauen. "Wenn Sie eine Infektion bekommen, sondert Ihr Körper sofort antimikrobielle Peptide ab, was einfach ein ausgefallenes Wort für ein Polymer ist." übrigens ist auch nur ein ausgefallenes Wort für ein großes Molekül.) In den letzten Jahren haben sich viele Wissenschaftler darauf konzentriert, diese großen Moleküle im Labor herzustellen.

Das Problem mit genau dieser Methode, wenn Sie eine systemische Infektion haben, ist laut Hedrick, dass wenn Sie eine Bakterienzelle im Körper explodieren lassen, diese ihre Toxine in den Blutkreislauf abgibt. Das wäre für sich genommen keine schreckliche Sache. Aber wenn Sie Millionen dieser gefährlichen kleinen Kerle haben, fangen Toxine an, sich zu summieren.

In der Vergangenheit, so Hedrick, verwendeten synthetische Polymere eine ähnliche Methode, bei der sie jedes Bakterium im Wesentlichen explodierten ließen. lösche es aus. Anstatt die Bakterien zur Explosion zu bringen, töten die neuen synthetischen Polymere jedes Bakterium von innen nach außen.

Darüber hinaus glauben Hedrick und sein Team, dass diese Antibiotika zu einer geringeren Antibiotikaresistenz führen werden. Das Polymer wirkt durch elektrostatische Wechselwirkungen - eine positive und eine negative Ladung werden voneinander angezogen. Es zieht sich jedoch an mehreren Stellen auf der Oberfläche der Bakterien an. Selbst wenn sich die Bakterien entwickeln, ist es dennoch sehr wahrscheinlich, dass die Bakterien bekämpfenden Polymere von einem Bereich der Bakterien angezogen bleiben.

Das IBM Team hat festgestellt, dass das Polymer vollständig biologisch abbaubar ist und extrem schnell arbeitet. Das Schöne an dieser neuen Materialklasse ist, dass sie nach drei Tagen vollständig abgebaut ist. Es kommt im Grunde nur rein, tötet die Bakterien ab, baut ab und geht. «

Bisher wurden alle Studien an Mäusen durchgeführt, aber laut Hendrick ist sein Team bereit, klinische Studien am Menschen durchzuführen. Für IBM bedeutet dies, mit einem Pharmaunternehmen zusammenzuarbeiten, um das Polymer in klinische Studien zu bringen und möglicherweise zu einem Medikament zu entwickeln.

Das ist alles sehr vielversprechend. Die Forschung hat jedoch noch einen langen Weg vor sich, bis sie zu einem Rezeptblock des Arztes führt. Auch wenn sie bei Mäusen gute Ergebnisse gezeigt haben, können dieselben positiven Wirkungen nicht auf den Menschen übertragen werden, zumindest nicht mit einer solchen Wirksamkeit. Am wichtigsten ist, dass die Moleküle sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen biologisch abgebaut werden. Bedenken hinsichtlich des langfristigen Aufbaus solcher antibiotischen Polymere im Körper haben frühere Entwicklungsversuche behindert.

Da ist auch das Problem der Kosten. Ein im Labor hergestelltes Polymer ist wahrscheinlich weitaus teurer in der Herstellung als herkömmliche Antibiotika und daher für pharmazeutische Unternehmen und Verbraucher möglicherweise teurer.

Auch wenn sich die neue Behandlung als erfolgreich erweist, ist dies keineswegs ein Grund, andere Anstrengungen zur Ermittlung von Optionen nach der Antibiotikaresistenz aufzugeben - und auch solche, die das Fortschreiten der Antibiotikaresistenz verlangsamen. Dinge wie die Verringerung der Anzahl unnötiger Kaiserschnitte, die Vermeidung der Verwendung von Antibiotika bei Infektionen, die nicht auf sie ansprechen (wie Erkältung oder Grippe) oder das sich das Immunsystem einer Person wahrscheinlich ohne Hilfe bessert, und die Einschränkung ihres Einsatzes in Die Fleischproduktion wird dazu beitragen, die zunehmende Anzahl von antibiotikaresistenten Bakterien, die uns infizieren, abzuwehren.

Und während das Medikament möglicherweise für einige Zeit in der Lage ist, bakterielle Resistenzen abzuwehren (Hendrick sagt, dass es schwer vorherzusagen ist, wie lange es genau dauert), heißt das nicht, dass es für immer wirken wird. „Das sind wirklich clevere Bakterien. Ich bin sicher, dass sie über Jahrzehnte hinweg einen Weg finden werden, sich der Therapie zu entziehen “, sagt Hedrick. "Deshalb ist dies eine unendliche Art von Kampf."

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