Onderzoekers van de Indiana University vergroten de kennis over hoe bacteriën hun celwanden bouwen die kunnen bijdragen aan het zoeken naar nieuwe antibacteriële geneesmiddelen. Ze hebben een nieuwe tool gemaakt om levende cellen in realtime onder een microscoop te observeren.

"Als je naar de geschiedenis kijkt, niemand heeft echt een fundamenteel nieuwe klasse antibiotica ontdekt in de afgelopen 40 tot 50 jaar, " zei IU-chemicus Michael VanNieuwenhze, die de studie leidde. "Antibioticaresistentie is een significante en urgente bedreiging voor de volksgezondheid, en we denken dat nieuwe manieren om dit aan te pakken, waaronder deze, van grote waarde zijn."

De behoefte aan nieuwe manieren om bacteriën te bestuderen wordt grotendeels gedreven door de dreiging van bacteriële resistentie. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention, ten minste 2 miljoen mensen in de VS krijgen elk jaar een antibioticaresistente infectie, en minstens 23, 000 mensen sterven.

"Deze nieuwe technologie maakt gebruik van de voordelen van specifieke cellulaire enzymen om gekleurde kleurstoffen - of 'sondes' - in de wanden van bacteriële cellen te plakken, "Zei VanNieuwenhze. "Omdat dezelfde enzymen worden geremd door andere bekende antibacteriële verbindingen, met name, penicilline - we zouden deze sondes theoretisch ook kunnen gebruiken om geheel nieuwe klassen geneesmiddelen te zoeken die dezelfde reactie remmen."

Het lab van VanNieuwenhze heeft al twee andere cellulaire sondes gemaakt die zijn gepatenteerd via IU, FDAA's (fluorescerende D-aminozuren) en DAAD's (d-aminozuurdipeptiden) genaamd, die in laboratoria over de hele wereld worden gebruikt. Hun nieuwe klasse van sondes, die voortbouwen op deze eerdere vorderingen, worden rotor-fluorogene D-aminozuren genoemd, of RfDAA's. IU heeft ook een patent aangevraagd op deze technologie.

Het belangrijkste voordeel van RfDAA's is hun gebruiksgemak en het vermogen om cellulaire activiteit in realtime weer te geven. Dit komt omdat de sondes geen wasstappen nodig hebben om niet-opgenomen chemicaliën te verwijderen die de duidelijke grenzen tussen bacteriële cellen en hun omgeving vervagen.

In plaats daarvan, RfDAA's lichten alleen op als ze zijn geïntegreerd in de celwanden van bacteriën als onderdeel van het reguliere groeiproces. De sondes verlichten celwanden sneller en duidelijker zonder de stappen die cellulaire activiteit kunnen stoppen.

Het is het verschil tussen een momentopname en een video, aldus Van Nieuwenhze. Een video geeft veel meer informatie over hoe celwanden groeien, veranderen en omgaan met hun omgeving.

Nu al, VanNieuwenhze is een samenwerking aangegaan met IU School of Medicine om deze methoden toe te passen bij het zoeken naar nieuwe remmers van bacteriële celwandsynthese, en de sondes worden ook gebruikt om bacteriële celdeling te bestuderen, die nieuwe doelen voor de ontdekking van antibiotica kunnen onthullen. In aanvulling, het biotechnologiebedrijf ThermoFisher Scientific kocht onlangs de exclusieve rechten om de twee eerdere sondes als commerciële producten op de markt te brengen; andere industriële groepen hebben contact gezocht over het toepassen van de technologie op schermen met een hoge doorvoer die zijn ontworpen om nieuwe medicijnleads te identificeren.