Door computersimulaties, wetenschappers kunnen voorspellen of bacteriën kunnen worden gestopt met populaire antibacteriële therapieën of niet - een doorbraak die zal helpen bij het selecteren en ontwikkelen van effectieve behandelingen voor bacteriële infecties.

Toenemende resistentie tegen antibiotica is een van de ernstigste mondiale gezondheidsbedreigingen waarmee we worden geconfronteerd. Er is dringend behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe antibiotica die kosteneffectief zijn, aangezien naar schatting tegen 2050, 10 miljoen levens per jaar lopen gevaar door antibioticaresistente infecties. In een poging om deze uitdaging aan te gaan, onderzoekers van de Universiteit van Bristol hebben computersimulaties ontwikkeld die de sleutel kunnen zijn om vooruit te komen in de voortdurende 'wapenwedloop' met bacteriën.

Onderzoekers richtten zich op enzymen in bacteriën die de structuur van penicilline-achtige antibiotica kunnen splitsen, leidt tot weerstand. Om de effectiviteit van deze antibiotica te herstellen, Er zijn 'resistentieblokkerende' moleculen ontwikkeld om de activiteit van deze enzymen te blokkeren. Door patiënten te behandelen met de juiste combinaties van antibiotica en resistentieblokkers, artsen zijn in staat om de overhand te krijgen in de strijd. Helaas, bacteriën kunnen veel verschillende enzymen maken die penicillines kunnen vernietigen, en beschikbare weerstandsblokkers werken slechts tegen enkele hiervan.

nieuwe bevindingen, gepubliceerd in Biochemie , laten zien dat het nu mogelijk is om met computersimulaties te voorspellen of deze weerstandsblokkers effectief zullen zijn of niet. Gehoopt wordt dat deze informatie wetenschappers zal helpen om verbeterde resistentieblokkers te ontwikkelen, die de werking van populaire antibiotica tegen een groter aantal resistente bacteriën kan herstellen.

Met behulp van een computersimulatietechniek genaamd QM/MM (kwantummechanica/moleculaire mechanica-simulaties) kon het onderzoeksteam van Bristol een moleculair inzicht krijgen in hoe resistentie-enzymen reageren met resistentieblokkers.

Onderzoekers richtten zich specifiek op clavulaanzuur, een medicijn dat de vernietiging van gewone penicilline-achtige antibiotica voorkomt. Clavulaanzuur wordt vaak gebruikt in combinatie met het antibioticum amoxicilline om oor-, sinus- en urineweginfecties (co-amoxiclav). Sommige van dergelijke bacteriële infecties, echter, worden veel moeilijker te behandelen omdat clavulaanzuur niet effectief werkt tegen de enzymen die ze produceren.

De QM/MM-simulaties onderzochten hoe clavulaanzuur interageert met deze bacteriële enzymen en onthulden de belangrijkste stap bij het bepalen of het enzym effectief wordt geblokkeerd. Een enzym dat niet kan worden gestopt, geeft een afgebroken molecuul clavulaanzuur af en breekt vervolgens het antibioticum af waarmee het wordt toegediend, resulterend in antibioticaresistentie. Als de afbraak van clavulaanzuur lang duurt, dan raakt het enzym 'verstopt' en kan het antibioticum niet afbreken, die vervolgens de bacterie kan doden en de infectie kan verwijderen.

Dr. Marc van der Kamp, van de Bristol University's School of Biochemistry, zei:

"We zijn verheugd om te zien hoe onze computersimulaties in de toekomst kunnen worden gebruikt om enzymen van bacteriën te testen en te voorspellen wanneer een resistentieblokkerende remmer effectief zal zijn.

We hopen dat dit zal identificeren hoe we dergelijke bacteriële enzymen beter kunnen blokkeren, zodat antibiotica effectief kunnen worden gebruikt voor de behandeling van resistente infecties.

Onze simulaties kunnen ook een waardevol hulpmiddel zijn om te helpen kiezen welke combinaties van medicijnen het beste zijn voor de behandeling van een bepaalde infectie-uitbraak, waardoor we beter uitgerust zijn in deze 'wapenwedloop' met bacteriën."