123RF
Nowe antybiotyki dzięki edycji genów
Redaktor: Iwona Konarska
Data: 03.12.2021
Źródło: Paweł Wernicki/PAP
| Tagi: | antybiotykoterapia |
Manipulowanie kluczowymi enzymami wytwarzającymi bakteryjne białka może utorować drogę nowej generacji terapii antybiotykowych – informuje „Nature Communications”.
Według rządowych brytyjskich danych infekcje spowodowane przez bakterie oporne na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) są rocznie przyczyną 700 000 zgonów na całym świecie, a do 2050 roku przewiduje się ich wzrost do 10 mln. AMR zagrażają również celom zrównoważonego rozwoju ONZ – jeśli zagrożenia nie uda się powstrzymać, do roku 2050 aż 28 mln osób może popaść z tego powodu w skrajne ubóstwo.
Mikroorganizmy w naszym środowisku, na przykład bakterie żyjące w glebie, wyewoluowały nierybosomalne enzymy syntetazy peptydowej (NRPS), które łączą elementy budulcowe zwane aminokwasami w peptydy, które często mają bardzo silną aktywność antybiotyczną. Wiele z najważniejszych terapeutycznie antybiotyków, stosowanych obecnie w klinikach pochodzi z enzymów NRPS – na przykład penicylina, wankomycyna i daptomycyna.
Niestety, pojawiają się patogeny, które są oporne na wszystkie istniejące antybiotyki. Jednym z rozwiązań mogłoby być stworzenie nowych antybiotyków o ulepszonych właściwościach, które pozwolą uniknąć mechanizmów oporności patogenów.
Naukowcy z University of Manchester opracowali nowy sposób wytwarzania złożonych antybiotyków, wykorzystujący edycję genów do przeprogramowania ścieżek syntezy. Dzięki edycji genów metodą CRISPR-Cas9 udało się stworzyć nowe enzymy nierybosomalnej syntetazy peptydowej (NRPS), które dostarczają klinicznie ważne antybiotyki. Enzymy NRPS są producentami naturalnych antybiotyków, takich jak penicylina. Jednak do tej pory manipulowanie tymi złożonymi enzymami w celu wytworzenia nowych i skuteczniejszych antybiotyków wydawało się zbyt trudne.
Jak wskazał prof. Jason Micklefield z Manchester Institute of Biotechnology (MIB) w Wielkiej Brytanii, „pojawienie się patogenów opornych na antybiotyki jest jednym z największych zagrożeń, przed jakimi stoimy dzisiaj”. Proces edycji genów może zostać wykorzystany do produkcji ulepszonych antybiotyków i doprowadzić do opracowania nowych terapii pomagających w przyszłości w walce z lekoopornymi patogenami.
– Opracowane przez nas podejście do edycji genów jest bardzo wydajnym i szybkim sposobem na zaprojektowanie złożonych enzymów linii montażowych, które mogą wytwarzać nowe struktury antybiotyków o potencjalnie ulepszonych właściwościach – zapewnił profesor Micklefield. – Jesteśmy teraz w stanie wykorzystać edycję genów, aby wprowadzić ukierunkowane zmiany w złożonych enzymach NRPS, umożliwiając włączenie alternatywnych prekursorów aminokwasów do struktur peptydowych. Jesteśmy optymistami, że nasze nowe podejście może doprowadzić do nowych sposobów wytwarzania ulepszonych antybiotyków, które są pilnie potrzebne do zwalczania pojawiających się patogenów lekoopornych – dodał.
Mikroorganizmy w naszym środowisku, na przykład bakterie żyjące w glebie, wyewoluowały nierybosomalne enzymy syntetazy peptydowej (NRPS), które łączą elementy budulcowe zwane aminokwasami w peptydy, które często mają bardzo silną aktywność antybiotyczną. Wiele z najważniejszych terapeutycznie antybiotyków, stosowanych obecnie w klinikach pochodzi z enzymów NRPS – na przykład penicylina, wankomycyna i daptomycyna.
Niestety, pojawiają się patogeny, które są oporne na wszystkie istniejące antybiotyki. Jednym z rozwiązań mogłoby być stworzenie nowych antybiotyków o ulepszonych właściwościach, które pozwolą uniknąć mechanizmów oporności patogenów.
Naukowcy z University of Manchester opracowali nowy sposób wytwarzania złożonych antybiotyków, wykorzystujący edycję genów do przeprogramowania ścieżek syntezy. Dzięki edycji genów metodą CRISPR-Cas9 udało się stworzyć nowe enzymy nierybosomalnej syntetazy peptydowej (NRPS), które dostarczają klinicznie ważne antybiotyki. Enzymy NRPS są producentami naturalnych antybiotyków, takich jak penicylina. Jednak do tej pory manipulowanie tymi złożonymi enzymami w celu wytworzenia nowych i skuteczniejszych antybiotyków wydawało się zbyt trudne.
Jak wskazał prof. Jason Micklefield z Manchester Institute of Biotechnology (MIB) w Wielkiej Brytanii, „pojawienie się patogenów opornych na antybiotyki jest jednym z największych zagrożeń, przed jakimi stoimy dzisiaj”. Proces edycji genów może zostać wykorzystany do produkcji ulepszonych antybiotyków i doprowadzić do opracowania nowych terapii pomagających w przyszłości w walce z lekoopornymi patogenami.
– Opracowane przez nas podejście do edycji genów jest bardzo wydajnym i szybkim sposobem na zaprojektowanie złożonych enzymów linii montażowych, które mogą wytwarzać nowe struktury antybiotyków o potencjalnie ulepszonych właściwościach – zapewnił profesor Micklefield. – Jesteśmy teraz w stanie wykorzystać edycję genów, aby wprowadzić ukierunkowane zmiany w złożonych enzymach NRPS, umożliwiając włączenie alternatywnych prekursorów aminokwasów do struktur peptydowych. Jesteśmy optymistami, że nasze nowe podejście może doprowadzić do nowych sposobów wytwarzania ulepszonych antybiotyków, które są pilnie potrzebne do zwalczania pojawiających się patogenów lekoopornych – dodał.
