I peptidi antimicrobici artificiali possono contribuire a combattere contro i batteri resistenti alla droga

Durante il passato parecchi anni, molti sforzi dei batteri sono diventato resistenti agli antibiotici attuali e molto poche nuove droghe si sono aggiunte all'arsenale antibiotico.

Per contribuire a combattere questo problema sanitario di salute pubblica crescente, alcuni scienziati stanno esplorando i peptidi antimicrobici -- peptidi naturali trovati nella maggior parte dei organismi. La maggior parte di questi non sono abbastanza potenti combattere fuori le infezioni in esseri umani, in modo dai ricercatori stanno provando a fornire le nuove, versioni più potenti.

I ricercatori al MIT ed all'università cattolica di Brasilia ora hanno sviluppato un approccio aerodinamico a sviluppare tali droghe. La loro nuova strategia, che conta su un algoritmo del computer che imita il trattamento naturale di evoluzione, già ha reso un candidato potenziale della droga che ha ucciso con successo i batteri in mouse.

“Possiamo utilizzare i computer per fare il molto lavoro per noi, come strumento di scoperta di nuove sequenze antimicrobiche del peptide,„ dice Cesar de la Fuente-Nunez, un postdoc del MIT e collega delle fondamenta di Areces. “Questo approccio di calcolo è molto più redditizio e molto del tempo più efficace.„

De la Fuente-Nunez e Octavio Franco dell'università cattolica di Brasilia e dell'università cattolica dei DOM Bosco sono gli autori corrispondenti del documento, che compare nell'emissione del 16 aprile delle comunicazioni della natura. Timothy LU, un professore associato del MIT di ingegneria elettrica e dell'informatica e di assistenza tecnica biologica, è egualmente un autore.

Peptidi artificiali

Microbi antimicrobici di uccisione dei peptidi in molti modi diversi. Registrano le celle microbiche danneggiando le loro membrane ed una volta dentro, possono interrompere gli obiettivi cellulari quali DNA, RNA e proteine.

Nella loro ricerca dei peptidi antimicrobici più potenti e più artificiali, scienziati sintetizzi tipicamente le centinaia di nuove varianti, che è un trattamento laborioso e che richiede tempo e poi verifichile contro i tipi differenti di batteri.

De la Fuente-Nunez ed i suoi colleghi ha voluto trovare che un modo fare i computer facesse la maggior parte della progettazione. Per raggiungere quello, i ricercatori hanno creato un algoritmo del computer che comprende gli stessi principi della teoria di Darwin della selezione naturale. L'algoritmo può cominciare con tutta la sequenza del peptide, generare migliaia di varianti e verificarli a tratti desiderati che i ricercatori hanno specificato.

“Usando questo approccio, potevamo esplorare molti, molti altri peptidi che se avessimo fatto manualmente questo. Poi abbiamo dovuto schermare soltanto una frazione minuscola di totalità delle sequenze che il computer poteva passare in rassegna da parte a parte,„ de la Fuente-Nunez diciamo.

In questo studio, i ricercatori hanno cominciato con un peptide antimicrobico trovato nei semi dell'impianto della guaiava. Questo peptide, conosciuto come Pg-AMP1, ha soltanto attività antimicrobica debole. I ricercatori hanno detto l'algoritmo di fornire le sequenze del peptide con due funzionalità che aiutano i peptidi per penetrare le membrane batteriche: una tendenza a formare le alfa eliche e un determinato livello di hydrophobicity.

Dopo che l'algoritmo ha generato e valutato decine di migliaia di sequenze del peptide, i ricercatori hanno sintetizzato promettere a 100 candidati per provare contro i batteri sviluppati nei piatti del laboratorio. L'esecutore superiore, conosciuto come guavanin 2, contiene 20 amminoacidi. A differenza del peptide originale Pg-AMP1, che è ricco di glicina dell'amminoacido, il guavanin è ricco in arginina ma ha soltanto una molecola della glicina.

Più potente

Queste differenze rendono il guavanin 2 molto più potente, particolarmente contro un tipo di batteri conosciuti come gram-negativi. I batteri gram-negativi includono molte specie responsabili più delle infezioni ospedale-acquistate terreno comunale, compreso le infezioni di apparato urinario e di polmonite.

I ricercatori hanno verificato il guavanin 2 in mouse con un'infezione dell'interfaccia causata da un tipo di batteri gram-negativi conosciuti come Pseudomonas aeruginosa ed hanno trovato che ha annullato le infezioni molto più efficacemente del peptide originale Pg-AMP1.

“Questo lavoro è importante perché i nuovi tipi di antibiotici sono necessari superare il problema crescente di resistenza a antibiotici,„ dice Mikhail Shapiro, un assistente universitario dell'ingegneria chimica a Caltech, che non è stato compreso nello studio. “Gli autori adottano un approccio innovatore a questo problema informaticamente progettando i peptidi antimicrobici facendo uso “in silico„ di un algoritmo evolutivo, che segna i nuovi peptidi basati su un insieme dei beni conosciuti per essere correlato con l'efficacia. Egualmente comprendono una schiera impressionante degli esperimenti per indicare che i peptidi risultanti effettivamente hanno i beni stati necessari per servire da antibiotici e che funzionano in almeno un modello del mouse delle infezioni.„

De la Fuente-Nunez ed i suoi colleghi ora pianificazione più ulteriormente sviluppare il guavanin 2 per uso umano potenziale ed egualmente pianificazione usare il loro algoritmo per cercare altri peptidi antimicrobici potenti. Ci sono corrente peptidi antimicrobici non artificiali approvati per uso in pazienti umani.

“Un rapporto incaricato dal governo britannico stima che i batteri resistenti agli antibiotici uccidano 10 milione di persone all'anno entro l'anno 2050, in modo da fornire i nuovi metodi generare gli antimicrobici è di interesse enorme, sia da una prospettiva scientifica che anche da una prospettiva globale di salubrità,„ de la Fuente-Nunez dice.

Sorgente: http://news.mit.edu/2018/artificial-antimicrobial-peptides-could-help-overcome-drug-resistant-bacteria-0416