Een dodelijke, antibioticaresistente bacterie kan worden gesteriliseerd door zijn heem-acquisitiesysteem te kapen, wat essentieel is voor zijn voortbestaan. De nieuwe strategie, ontwikkeld door onderzoekers en collega's van de Nagoya University in Japan, werd gepubliceerd in het tijdschrift ACS Chemische Biologie .

Pseudomonas aeruginosa is een gevaarlijke bacterie die infecties veroorzaakt in ziekenhuizen en bij mensen met een verzwakt immuunsysteem. Het kan bloedinfecties en longontsteking veroorzaken, terwijl ernstige infecties dodelijk kunnen zijn. Zeer resistent tegen antibioticabehandeling, P. aeruginosa is een van de meest kritieke pathogenen die dringend alternatieve behandelingsstrategieën vereisen, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie.

Deze bacterie is een van de vele die een systeem hebben ontwikkeld waarmee ze moeilijk toegankelijk ijzer uit het menselijk lichaam kunnen verkrijgen. IJzer is essentieel voor de groei en overleving van bacteriën, maar bij mensen, het meeste wordt opgehouden in het 'heme'-complex van hemoglobine. Om het te pakken te krijgen, P. aeruginosa en andere bacteriën scheiden een eiwit af, genaamd HasA, die zich vastklampt aan heem in het bloed. Dit complex wordt herkend door een membraanreceptor op de bacterie genaamd HasR, waardoor heem binnendringt in de bacteriële cel, terwijl HasA wordt gerecycled om meer heem op te halen.

Bio-anorganisch chemicus Osami Shoji van de Universiteit van Nagoya en medewerkers hebben een manier gevonden om dit 'heem-acquisitiesysteem' voor medicijnafgifte te kapen. Ze ontwikkelden een poeder gevormd uit HasA en het pigment gallium ftalocyanine (GaPc), die, wanneer toegepast op een cultuur van P. aeruginosa , werd verteerd door de bacteriën.

"Als het pigment wordt blootgesteld aan nabij-infrarood licht, schadelijke reactieve zuurstofsoorten worden gegenereerd in de bacteriële cellen, " legt Shoji uit. Wanneer getest, meer dan 99,99 procent van de bacteriën werd gedood na behandeling met één micromolair HasA met GaPc en tien minuten bestraling.

De strategie werkte ook op andere bacteriën met de HasR-receptor op hun membranen, maar niet op degenen zonder.

Het heem-acquisitiesysteem is zo essentieel voor het voortbestaan ​​van deze bacteriën dat het naar verwachting niet zal veranderen. waardoor het onwaarschijnlijk is dat de bacteriën resistentie ontwikkelen tegen deze medicijnstrategie, geloven de onderzoekers.

"Onze bevindingen ondersteunen het gebruik van kunstmatige heem-eiwitten als een Trojaans paard om selectief antimicrobiële middelen af ​​te leveren aan doelwitbacteriën, hun specifieke en effectieve sterilisatie mogelijk maken, ongeacht antibioticaresistentie, ' meldt het team in hun onderzoek.

De onderzoekers willen vervolgens hun strategie voor de behandeling van infecties testen, en werken aan het aanpassen van hun aanpak voor het steriliseren van andere pathogenen die een vergelijkbaar heem-acquisitiesysteem hebben.

Het artikel, "Het Heme-acquisitiesysteem kapen van Pseudomonas aeruginosa voor de levering van ftalocyanine als antimicrobieel middel, " is gepubliceerd in ACS Chemische Biologie .