Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur han desarrollado un péptido sintético que puede hacer que las bacterias multirresistentes sean sensibles a los antibióticos nuevamente cuando se usan junto con los antibióticos tradicionales, lo que ofrece esperanza para la perspectiva de una estrategia de tratamiento combinado para abordar ciertos antibióticos-infecciones tolerantes.
Por sí solo, el péptido antimicrobiano sintético también puede matar bacterias que se han vuelto resistentes a los antibióticos.
Cada año, se estima que 700.000 personas mueren en todo el mundo por enfermedades resistentes a los antibióticos, según la Organización Mundial de la Salud. En ausencia de nuevas terapias, las infecciones causadas por superbacterias resistentes podrían matar a 10 millones de personas más cada año en todo el mundo para 2050, superandocáncer. La resistencia a los antibióticos surge en las bacterias cuando pueden reconocer y prevenir que los medicamentos que de otro modo los matarían pasen a través de su pared celular.
Esta amenaza se ve acelerada por la pandemia de COVID-19 en desarrollo, y los pacientes ingresados en hospitales a menudo reciben antibióticos para controlar las infecciones bacterianas secundarias, lo que amplifica la oportunidad de que surjan y se propaguen patógenos resistentes.
El equipo de NTU Singapur, dirigido por la profesora asociada Kimberly Kline y la profesora Mary Chan, desarrolló un péptido antimicrobiano conocido como CSM5-K5 que comprende unidades repetidas de quitosano, un azúcar que se encuentra en los caparazones de los crustáceos que tiene semejanza estructural con la pared celular bacteriana, yunidades repetidas del aminoácido lisina.
Los científicos creen que la similitud estructural del quitosano con la pared celular bacteriana ayuda al péptido a interactuar con él y a incrustarse en él, causando defectos en la pared y la membrana que eventualmente matan a las bacterias.
El equipo probó el péptido en biopelículas, que son capas viscosas de bacterias que pueden adherirse a superficies como tejidos vivos o dispositivos médicos en hospitales, y que son difíciles de penetrar por los antibióticos tradicionales.
Tanto en las biopelículas preformadas en el laboratorio como en las biopelículas formadas en las heridas de los ratones, el péptido desarrollado por NTU mató al menos el 90 por ciento de las cepas de bacterias en cuatro a cinco horas.
En experimentos separados, cuando se usó CSM5-K5 con antibióticos a los que las bacterias son resistentes de otra manera, se eliminaron más bacterias en comparación con cuando se usó CSM5-K5 solo, lo que sugiere que el péptido hizo que las bacterias fueran susceptibles a los antibióticos.La cantidad de antibióticos utilizados en esta terapia combinada también estaba en una concentración menor que la que se prescribe comúnmente.
Los hallazgos fueron publicados en la revista científica Enfermedades Infecciosas ACS en mayo
La profesora adjunta Kimberly Kline, investigadora principal del Centro de Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental de Singapur SCELSE en NTU, dijo: "Nuestros hallazgos muestran que nuestro péptido antimicrobiano es efectivo ya sea que se use solo o en combinación con antibióticos convencionales para combatir múltiples medicamentos.bacterias resistentes. Su potencia aumenta cuando se usa con antibióticos, restaurando nuevamente la sensibilidad de las bacterias a los medicamentos. Más importante aún, descubrimos que las bacterias que probamos desarrollaron poca o ninguna resistencia contra nuestro péptido, lo que lo convierte en una adición efectiva y factible a los antibióticos como unestrategia de tratamiento combinado mientras el mundo lucha contra la creciente resistencia a los antibióticos ".
La profesora Mary Chan, directora del Centro de Bioingeniería Antimicrobiana de la NTU, dijo: "Si bien los esfuerzos se centran en lidiar con la pandemia de COVID-19, también debemos recordar que la resistencia a los antibióticos sigue siendo un problema creciente, donde se desarrollan infecciones bacterianas secundariasen los pacientes podría complicar las cosas, planteando una amenaza en los entornos de atención médica. Por ejemplo, las infecciones respiratorias virales podrían permitir que las bacterias ingresen a los pulmones más fácilmente, lo que provocaría una neumonía bacteriana, que comúnmente se asocia con COVID-19 ".
Cómo funciona el péptido antimicrobiano
Los péptidos antimicrobianos, que llevan una carga eléctrica positiva, normalmente actúan uniéndose a las membranas bacterianas cargadas negativamente, interrumpiendo la membrana y provocando la muerte de las bacterias. Cuanto más cargado positivamente es un péptido, más eficiente es su unióna las bacterias y así matarlas.
Sin embargo, la toxicidad del péptido para el huésped también aumenta en línea con la carga positiva del péptido; daña las células del organismo huésped al matar las bacterias. Como resultado, los péptidos antimicrobianos diseñados hasta la fecha han tenido un éxito limitado, dijo el Prof. Assoc.Kline, quien también es de la Escuela de Ciencias Biológicas de la NTU.
El péptido diseñado por el equipo de NTU, llamado CSM5-K5, puede agruparse para formar nanopartículas cuando se aplica a biopelículas de bacterias. Esta agrupación produce un efecto disruptivo más concentrado en la pared celular bacteriana en comparación con la actividadde cadenas simples de péptidos, lo que significa que tiene una alta actividad antibacteriana pero sin causar daño indebido a las células sanas.
Para examinar la eficacia de CSM5-K5 por sí solo, los científicos de NTU desarrollaron biopelículas separadas que comprenden Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, comúnmente conocida como superbacteria MRSA; una cepa altamente virulenta de Escherichia coli resistente a múltiples fármacos MDR E. Coli; yEnterococcus faecalis resistente a la vancomicina VRE. MRSA y VRE están clasificados como amenazas graves por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU.
En experimentos de laboratorio, CSM5-K5 mató a más del 99% de las bacterias del biofilm después de cuatro horas de tratamiento. En las heridas infectadas en ratones, el péptido antimicrobiano desarrollado por NTU mató a más del 90% de las bacterias.
Cuando se usó CSM5-K5 con antibióticos convencionales, el equipo de NTU descubrió que el enfoque combinado conducía a una mayor reducción de las bacterias tanto en las biopelículas formadas en laboratorio como en las heridas infectadas en ratones en comparación con cuando solo se usaba CSM5-K5,sugiriendo que el péptido antimicrobiano hizo que las bacterias fueran sensibles a los medicamentos a los que de otro modo serían resistentes.
Más importante aún, el equipo de NTU descubrió que las tres cepas de bacterias estudiadas MRSA, VRE y MDR E. coli desarrollaron poca o ninguna resistencia contra CSM5-K5. Si bien MRSA desarrolló una resistencia de bajo nivel contra CSM5-K5, esto hizoMRSA más sensible al fármaco al que de otra manera es resistente.
El profesor Chan dijo: "El desarrollo de nuevos medicamentos por sí solo ya no es suficiente para combatir las infecciones bacterianas difíciles de tratar, ya que las bacterias continúan evolucionando y superan a los antibióticos / Es importante buscar formas innovadoras de abordar las bacterias difíciles de tratarinfecciones asociadas con la resistencia a los antibióticos y las biopelículas, como abordar los mecanismos de defensa de las bacterias. Un método más eficaz y económico para combatir las bacterias es mediante un enfoque de terapia combinada como el nuestro ".
El siguiente paso adelante para el equipo es explorar cómo este enfoque de terapia combinada puede usarse para enfermedades raras o para apósitos.
La investigación sobre el péptido antimicrobiano CSM5-K5 fue financiada por NTU, la Fundación Nacional de Investigación, el Ministerio de Educación y el Ministerio de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :