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Nanobiotici salvavita
I nanotubi che si costruiscono da anelli peptidici possono offrire una nuova arma efficace contro i batteri resistenti agli antibiotici e la minaccia di malattie incurabili.
Simile a una ciambella molecolare, un anello di 2,5 nanometri di amminoacidi personalizzati affonda nella parete cellulare di a Staphylococcus aureus batterio, uno dei ceppi resistenti agli antibiotici responsabili di infezioni ospedaliere potenzialmente letali.
Milioni in più di questi peptidi ciclici appiccicosi a forma di ciambella, ciascuno costituito da una catena di amminoacidi ad anello, entrano nella parete cellulare gelatinosa del batterio. Essi gravitano chimicamente l'uno verso l'altro e si assemblano in tubi allungati, come pile di minuscoli pneumatici incorporati nella membrana cellulare.
I singoli tubi peptidici quindi perforano la membrana. Gruppi di tubi adiacenti lavorano insieme per aprire pori ancora più grandi e aperti nella parete cellulare. In pochi minuti, numerosi fori uccidono il batterio interrompendo il potenziale elettrico della sua membrana, spegnendo efficacemente il macchinario interno della cellula.
Iniettori letali
Sviluppati da un team guidato da M. Reza Ghadiri presso lo Scripps Research Institute con sede a La Jolla-CA, questi salvavita nanobiotici potrebbero essere in grado di uccidere anche i batteri più resistenti ai farmaci, risparmiando le cellule animali.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che il costo totale del trattamento di tutte le infezioni batteriche resistenti agli antibiotici trasmesse in ospedale sia di circa 10 miliardi di dollari l'anno.
Mentre i test sull'uomo sono tra due o tre anni, il gruppo ha testato i loro nanotubi peptidici sintetici e autoassemblanti nei topi, eliminando le infezioni mortali di resistenti alla meticillina Staphylococcus aureus. I peptidi mostrano anche risultati promettenti nel trattamento di un'ampia varietà di ceppi batterici mortali, tra cui Escherichia coli, pseudomonas aeruginosa e Enterococcus faecalis. Possono eventualmente rivelarsi efficaci contro le infezioni fungine e parassitarie.
Gli anelli peptidici di Ghadiri, composti da un nuovo modello alternato di amminoacidi naturali e sintetici, hanno catene laterali di amminoacidi che si affacciano verso l'esterno dalla ciambella e reagiscono all'ambiente.
Queste molecole sensore possono essere rapidamente riconfigurate in laboratorio per regolare il funzionamento dei peptidi. Possiamo produrre 100.000 varianti in circa due settimane, afferma Ghadiri. Questa flessibilità dovrebbe in definitiva consentire ai produttori di farmaci di scegliere quali batteri prendere di mira, controllare come i peptidi si inseriscono nella membrana e si autoassemblano e ridurre al minimo la tossicità per le cellule animali nell'ospite infetto.
Il dottor Tomas Ganz, un patologo sperimentale presso la scuola di medicina dell'UCLA, afferma che il lavoro del gruppo di Ghadiri rappresenta una potenziale nuova classe di armi intelligenti molecolari. Tuttavia, avverte che queste sostanze non sono ancora farmaci. Devono essere economici da produrre e dimostrarsi efficaci e non tossici negli esseri umani, dice.
Durata di conservazione più lunga
La velocità con cui funzionano e la nuova struttura dei peptidi dovrebbero rendere più difficile per i batteri sviluppare resistenza, afferma Ghadiri, aprendo la strada a una nuova classe di farmaci con una durata di conservazione più lunga. Ma, avverte, nessuno dovrebbe mai sottovalutare l'adattabilità dei batteri.
I peptidi ciclici sono stati studiati per anni. Molti peptidi naturali difendono dai microbi negli animali e nelle piante. Altri farmaci a base di peptidi ciclici, come la bacitracina, sono comunemente usati come antibiotici topici.
I ricercatori di Scripps hanno impilato per la prima volta peptidi ciclici in nanotubi nel 1992. Inizialmente, speravano di creare provette su scala nanometrica per la ricerca biochimica. Ma quando hanno notato l'attività della membrana dei tubi nel 1994, hanno rapidamente riorientato la loro scoperta sul trattamento dei batteri multiresistenti.
Di conseguenza, Ghadiri si sente fortunato che in un periodo di tempo relativamente breve il nostro lavoro possa portare a qualcosa di utile per milioni di persone.