I fisici identificano il meccanismo semplice usato dai batteri micidiali per respingere gli antibiotici

I fisici alla McMaster University per la prima volta hanno identificato un meccanismo semplice usato dai batteri potenzialmente micidiali per respingere gli antibiotici, una scoperta che sta fornendo le nuove comprensioni in come i germi si adattano e si comportano ad un livello di dettaglio non veduto mai prima.

I risultati, pubblicati oggi nella biologia di comunicazioni della natura del giornale, hanno potuto avere implicazioni nella battaglia globale contro resistenza a antibiotici, permettendo alla progettazione di migliori, più efficaci droghe combattere l'infezione.

“Ci sono molti, molti batteri là fuori e tanti antibiotici, ma proponendo un modello di base che si applica a molte di loro, possiamo avere molto meglio una comprensione su come affrontare e predire meglio resistenza,„ dice Maikel Rheinstädter, un professore nel dipartimento di fisica e di astronomia a McMaster ed all'autore principale dello studio.

Ricercatori esaminati come le membrane dei batteri hanno interagito con il polymyxin antibiotico la B (PmB), che è comunemente usato trattare le infezioni di apparato urinario, la meningite, il sangue e le infezioni di occhio.

Si sono concentrati su PmB perché una volta è stato considerato la più forte droga del suo genere, un'ultima linea di difesa per i medici quando nient'altro ha funzionato. Quello stato di sicurezza ha entrato in domanda nel 2016, quando gli scienziati cinesi hanno scoperto un gene che ha permesso che i batteri diventassero resistenti anche ai polymyxins.

“Abbiamo voluto scoprire come questo batteri, specificamente, stava fermando questa droga in questo caso particolare,„ dice Adree Khondker, uno studente universitario di scienze di salubrità e primo autore sullo studio. “Se possiamo capire quello, possiamo progettare i migliori antibiotici.„

Impiegando le tecniche usate tipicamente dai fisici per la ricerca dei materiali, la strumentazione altamente specializzata utilizzata gruppo per scrutare in profondità nella membrana batterica, catturante le immagini con un'ammenda di risoluzione così hanno potuto osservare le diverse molecole circa al 1/1,000,000th la larghezza di un mèche di capelli umani.

“Se catturate la cella batterica ed aggiungete questa droga, i fori si formeranno nella parete, agente come una perforatrice e mortale la cella. Ma c'era molto dibattito su come questi fori sono stati formati in primo luogo.„ spiega Khondker.

Quando questi antibiotici stanno funzionando correttamente, i ricercatori sanno che le leggi fondamentali di fisica si applicano: perché la droga è positivamente - fatto pagare è attirata negativamente verso - batteri fatti pagare. Allo stesso tempo, la membrana batterica sta impiegando una forza repellente mentre tenta di respingere la droga.

Con la rappresentazione e le simulazioni, i ricercatori hanno segnato quale parte dell'antibiotico entra nella membrana, dove con esattezza entra e quanto profondamente penetra. Hanno simulato questi trattamenti sulle scale cronologiche di microsecondo con i computer di qualità superiore di gioco nel loro laboratorio.

Hanno determinato che quando un batterio è diventato resistente, la sua membrana sono più rigidi e la tassa è più debole, rendendola molto meno attraente alla droga e più dura penetrare. “Per la droga, è come passare dal taglio del Jello al taglio attraverso la roccia.„ Khondker dice.

“C'è stato molta speculazione circa questo meccanismo,„ dice Rheinstädter. “Ma per la prima volta possiamo risultare che la membrana è più rigida ed il trattamento è rallentato.„

L'organizzazione mondiale della sanità (WHO) considera l'emissione della resistenza antibatterica una minaccia globale superiore contro la salute pubblica, minacciosa la nostra capacità di trattare le malattie contagiose comuni, con conseguente malattia, inabilità e morte prolungate. 70,000 persone stimate universalmente muoiono ogni anno dagli sforzi resistenti alla droga delle infezioni batteriche, HIV/AIDS, la tubercolosi e malaria.

Gli esperti hanno avvertito da ora al 2050 quello, il numero di vittime annuale saliranno a 10 milioni mondiali.