Wetenschappers hebben de eerste uitgebreide beoordeling samengesteld van natuurlijke plantaardige producten die een rol spelen bij antibacteriële activiteit, als leidraad dienen bij de zoektocht naar nieuwe geneesmiddelen ter bestrijding van antibioticaresistente ziekteverwekkers.

Chemische beoordelingen publiceerde het werk van onderzoekers van Emory University, waaronder 459 plantaardige natuurlijke producten die voldeden aan strenge criteria voor het aantonen van antibacteriële activiteit. De review is ook gedeponeerd op het Shared Platform for Antibiotic Research and Knowledge (SPARK), gesponsord door Pew Charitable Trusts.

"We hopen dat scheikundigen en farmacologische onderzoekers onze review zullen gebruiken als een gids om dieper te graven in het veelbelovende potentieel van veel plantaardige stoffen, " zegt Cassandra Quave, senior auteur van de review en universitair hoofddocent in Emory's Center for the Study of Human Health en Emory School of Medicine's Department of Dermatology. Quave is ook lid van het Emory Antibiotic Resistance Center.

In de Verenigde Staten, jaarlijks krijgen minstens 2,8 miljoen mensen antibioticaresistente infecties en meer dan 35, 000 mensen sterven eraan, volgens de Centers for Disease Control and Prevention.

"Als er ooit een tijd was om onze kennis te cultiveren en gebruik te maken van de chemische kracht van planten, dit is het, " zegt Quave. "We zien een toename van antimicrobiële resistentie over de hele wereld. En, tegelijkertijd, we verliezen ook enorme hoeveelheden plantenbiodiversiteit."

Momenteel wordt geschat dat twee op de vijf planten met uitsterven worden bedreigd, volgens het State of the World's Plants and Fungi Report, gepubliceerd in 2020 door de Royal Botanic Gardens, Kew.

Quave is een leider op het gebied van medische etnobotanie, bestuderen hoe inheemse mensen planten opnemen in genezingspraktijken om veelbelovende kandidaten voor nieuwe medicijnen te ontdekken. Het Quave-lab heeft verbindingen geïdentificeerd van planten zoals de Braziliaanse peperboom, de Amerikaanse beautyberry en de Europese kastanje die gevaarlijke antibioticaresistente bacteriën remmen.

Haar lab vond, bijvoorbeeld, dat triterpenoïde zuren van de Braziliaanse peperboom de methicilline-resistente Staphylococcus aureus "ontwapenen", bekend als MRSA, door zijn vermogen om toxines te produceren te blokkeren.

Het eerste antibioticum penicilline, is afgeleid van microben in schimmels die bacteriën doden. Vanaf dat moment, wetenschappers hebben andere micro-organismen gevonden die in de bodem leven en die gemakkelijk in een laboratoriumomgeving te kweken zijn en die ziekteverwekkers kunnen doden die resistent zijn tegen sommige medicijnen. Het vermogen van bacteriën om resistentie te blijven ontwikkelen, echter, overtreft het vermogen om uit deze bronnen effectieve medicijnen te genereren.

"Een obstakel voor het planten van natuurlijke producten die in de nieuwe medicijnpijplijn terechtkomen, is de complexiteit van het ontdekkingsproces, " zegt Quave. "Je moet een veelbelovende plantkandidaat identificeren, plaag door de honderden chemicaliën in een bepaalde plant om de actieve verbinding te identificeren, en isoleer dan genoeg van deze verbinding om er experimenten op te doen. Het is lang niet zo eenvoudig als het sequencen van een bodemmicrobe en het opgroeien ervan in een groot vat om experimenten uit te voeren."

Het aanboren van de kennis van traditionele mensen die al eeuwenlang planten gebruiken om infecties te behandelen, biedt waardevolle aanwijzingen voor waar onderzoek zich op moet richten, zij voegt toe.

"In de afgelopen decennia, interesse is gegroeid in het onderzoeken van planten als potentiële kandidaat-geneesmiddelen, " zegt Quave. "Technologieën zijn verbeterd om gemakkelijker toegang te krijgen tot bioactieve moleculen in planten en deze te bestuderen. En er worden meer artikelen gepubliceerd die gestandaardiseerde procedures volgen voor de evaluatie van antimicrobiële activiteiten bij plantenstoffen."

Voor de huidige recensie, het Quave-lab keek naar bijna 200 artikelen die tussen 2012 en 2019 werden gepubliceerd en die voldeden aan strikte standaardisatiecriteria voor het verifiëren van van planten afgeleide verbindingen die de antibacteriële activiteit aanzienlijk remden. De co-auteurs omvatten niet-gegradueerden die de eerste literatuuronderzoeken hebben uitgevoerd tot afgestudeerde studenten en wetenschappers die gespecialiseerd zijn in biologie, scheikunde, farmacologie en/of botanie.

De 459 verbindingen die in de review zijn opgenomen, omvatten een breed scala aan soorten, waaronder die van algemeen bekende plantenfamilies zoals citrus, madeliefjes, bonen en munt. De verbindingen vallen in drie hoofdklassen van chemicaliën:ongeveer de helft zijn fenolderivaten, ongeveer 25 procent zijn terpenoïden, bijna 6 procent zijn alkaloïden en de rest is geclassificeerd als andere metabolieten.

De recensie-auteurs selecteerden 183 van de verbindingen en gaven een verdere bespreking van hun antibacteriële activiteit, biosynthese, chemische structuur, werkingsmechanisme en hun potentieel als antibiotica.

"Dit zijn allemaal verbindingen zoals ze in de natuur voorkomen, niet gesynthetiseerd of gederivatiseerd door chemici, " legt Quave uit. "We wilden een systematisch overzicht bieden dat veelbelovende kandidaat-geneesmiddelen op de voorgrond plaatst, het openen van nieuwe chemische ruimte voor ontdekking. Onze beoordeling kan dienen als een startpunt voor chemici om te overwegen of ze een van deze verbindingen mogelijk kunnen optimaliseren om steigers te worden voor antibioticabehandelingen."