Yaban arısı zehirinden antibiyotik ilaç üretildi: Bakterileri öldürüyor

MIT mühendisleri, bakteri öldüren ancak insan hücrelerine toksik olmayan bir antibiyotik ilaç olarak yaban arısı zehiri ürettiler. Bu zehir, fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, peptit, solunum yolu ve diğer enfeksiyonlara neden olan ve çoğu antibiyotiğe dirençli olan bir bakteri türü olan Pseudomonas aeruginosa’yı tamamen ortadan kaldırabilir.

Kredi: Wikimedia Commons, Charles J. Sharp

Güney Amerika eşekarısı tarafından üretilen doğal olarak oluşan bir peptide dayanan yeni antimikrobiyal peptitler

Yaban arıları ve arılar gibi böceklerin zehiri, bakterileri öldürebilen bileşiklerle doludur. Ne yazık ki, bu bileşiklerin birçoğu da insanlar için zehirlidir ve bu da onları antibiyotik ilaçlar olarak kullanmasını imkansız kılar.

MIT’deki araştırmacılar bir Güney Amerika eşekarısında normal olarak bulunan bir toksinin antimikrobiyal özelliklerinin sistematik bir çalışmasını gerçekleştirdikten sonra, bakterilere karşı güçlü fakat insan hücrelerine toksik olmayan peptidin varyantlarını oluşturdular.

“Bir toksik molekülü, enfeksiyonları tedavi etmek için uygun bir molekülden biri haline getirdik” diyor bir MIT doktorası olan Cesar de la Fuente-Nunez. “Bu peptitlerin yapısını ve işlevini sistematik olarak analiz ederek, onların özelliklerini ve etkinliklerini ayarlayabildik.”

Zehirli çeşitleri

Bağışıklık savunmasının bir parçası olarak, insanlar da dahil olmak üzere birçok organizma, bakterileri öldürebilen peptitler üretir. Antibiyotik dirençli bakterilerin ortaya çıkmasına yardımcı olmak için birçok bilim adamı bu peptidleri potansiyel yeni ilaçlar olarak kullanmaya çalışmaktadır.

Fuente-Nunez ve onun çalışma arkadaşlarına odaklanan peptid, Polybia paulista olarak bilinen eşekarısından izole edildi. Bu peptid yeterince küçüktür -12 amino asit- araştırmacıların, peptidin bazı varyantlarını oluşturmanın ve onları mikroplara karşı daha güçlü hale gelip gelmeyeceklerini ve insanlara daha az zararlı olup olmadığını test etmenin mümkün olabileceğine inandıkları yeterlilikte.

De la Fuente-Nunez, “Her yapı bloğunun antimikrobiyal aktiviteye ve toksisiteye nasıl katkıda bulunduğunu anlamaya çalışmak için mümkün olduğunca çok sayıda amino asit kalıntısını mutasyona sokmaya yetecek kadar küçük bir peptit” diyor.

Diğer birçok antimikrobiyal peptid gibi, bu zehirli türevli peptidin, bakteriyel hücre zarlarını bozarak mikropları öldürdüğüne inanılmaktadır. Peptit, hücre zarlarıyla kuvvetli bir şekilde etkileştiği bilinen bir alfa sarmal yapısına sahiptir.

Araştırmanın ilk aşamasında araştırmacılar, orijinal peptidin birkaç düzine varyantını oluşturdular ve daha sonra bu değişikliklerin peptidlerin sarmal yapısını ve hidrofobikliğini nasıl etkilediğini ölçtüler, bu da peptidlerin membranlarla ne kadar iyi etkileşime girdiğinin belirlenmesine yardımcı olur. Daha sonra bu peptitleri yedi bakteri suşuna karşı ve mantarın iki tanesiyle test ettiler, bu da onların yapılarını ve fizikokimyasal özelliklerini antimikrobiyal gücü ile ilişkilendirebilmelerini sağladı.

Belirledikleri yapı-işlev ilişkilerine dayanarak, araştırmacılar daha fazla test için bir kaç düzine peptid daha tasarladı. Hidrofobik amino asitlerin optimal oranlarını ve pozitif yüklü amino asitleri tanımlayabildiler ve herhangi bir değişikliğin molekülün genel işlevini bozacağı bir dizi amino asit tanımladılar.

Enfeksiyonla mücadele

Peptidlerin toksisitesini ölçmek için, araştırmacılar onları bir laboratuvar ortamında yetiştirilen insan embriyonik böbrek hücrelerine maruz bıraktılar. Yaygın bir solunum ve idrar yolu enfeksiyonu kaynağı olan Pseudomonas aeruginosa ile enfekte olmuş farelerde test etmek için en çok umut veren bileşikler seçtiler ve birçok peptidin enfeksiyonu azaltabildiğini keşfettiler. Yüksek dozda verilen bunlardan biri tamamen ortadan kaldırabilir.

“Dört gün sonra, bu bileşik enfeksiyonu tamamen temizleyebilirdi ve bu oldukça şaşırtıcı ve heyecan vericiydi, çünkü genellikle bu özel fare modeli ile geçmişte test ettiğimiz diğer deneysel antimikrobiyaller veya diğer antibiyotiklerle bunu görmüyoruz”. - Fuente-Nunez.

Araştırmacılar, daha düşük dozlarda enfeksiyonları temizleyebileceklerini umuyorlar. De la Fuente-Nunez, önümüzdeki yıl Pennsylvania Üniversitesi’nin fakültesine katıldıklarında, bu yaklaşımı diğer doğal olarak bulunan antimikrobiyal peptitlere de uygulamayı planlıyor.

“Burada öğrendiğimiz bazı prensiplerin, doğadan türetilen diğer benzer peptidlere uygulanabilir olduğunu düşünüyorum” diyor. “Bu moleküllerin çoğu için helisite ve hidrofobiklik gibi şeyler çok önemlidir ve burada öğrendiğimiz bazı kurallar kesinlikle tahmin edilebilir.”

Gönderi kredisi: MIT News