Wetenschappers bij NPL, werken met partners van de Universiteit van Cambridge, Universiteit van Exeter, King's College London en University College London hebben een mechanisme ontwikkeld van antibacteriële persistentie om hardnekkige en resistente bacteriële infecties te bestrijden.

De opkomst van superbacteriën is een ernstige zorg in de medische gemeenschap, aangezien bacteriën evolueren om bestaande behandelingen sneller te omzeilen dan nieuwe antibiotica kunnen worden ontwikkeld. In plaats van op zoek te gaan naar antibiotica die in de natuur voorkomen, zoals het geval was met eerdere vorderingen, het team van experts heeft er een ontworpen vanuit de groep, geïnspireerd door virussen.

Maxim Ryadnov, area science leader bij NPL zei:"Virussen zijn geometrische objecten. Ze zijn als stevige kooien die zijn opgebouwd uit kleine blokjes die met een atomistische precisie aan elkaar zijn gelijmd. We nemen die vorm aan, ontdoen van hun virale eiwitten, en blijven zitten met een sjabloon."

Om zo'n prestatie na te streven, dit interdisciplinaire onderzoeksteam nam de geometrische principes van de virusarchitectuur over om een ​​synthetisch biologisch eiwit - -capside - te ontwikkelen dat is samengesteld uit een klein moleculair motief dat in menselijke cellen wordt aangetroffen. Dit motief kan pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen op bacteriële oppervlakken herkennen, maar is op zichzelf zwak antimicrobieel. Daarentegen, elke capside, die meerdere exemplaren van het motief omvat, levert een toestroom van hoge antimicrobiële doses in zijn precieze bindingspositie op een bacteriële cel.

Met behulp van een combinatie van nanoschaal en eencellige beeldvorming toonde het team aan dat de capsiden onherstelbare schade toebrengen aan bacteriën, snel omzetten in nanoporiën in hun membranen en intracellulaire doelen bereiken. De capsiden waren even effectief in elk van hun chirale vormen, waardoor ze onzichtbaar kunnen worden voor het immuunsysteem van de gastheer, het doden van verschillende fenotypes van bacteriën en superbacteriën zonder cytotoxiciteit in vitro en in vivo.

aan de UCL, de wetenschappers visualiseerden hoe de capsiden op hun doelen landden en vervolgens gaten van nanometergrootte maakten, die uiteindelijk dodelijk zijn voor de bacteriën. Volgens Katharine Hammond, onderzoekswetenschapper bij NPL en Ph.D. student aan de UCL:"Door een scherpe punt over het membraanoppervlak te scannen, net zoals een miniatuurvinger braille zou lezen, we konden de contouren van de capsiden op de membranen volgen en in realtime observeren hoe ze gaten in hun doelmembranen doorboorden."

Ibolya Kepiro, Hoger onderzoeker, National Physical Laboratory (NPL) stelt:"Dit onderzoek culmineert in onze gezamenlijke inspanningen om een ​​antibacterieel mechanisme te identificeren dat vrij zou kunnen zijn van de frustratie van bacteriële persistentie. Wij geloven dat deze bevindingen veelbelovend zijn voor de systemische beoordeling van antimicrobiële werkzaamheid."

De bevindingen worden gerapporteerd in ACS Nano en demonstreren hoe bio-engineering en multimodale metingen innovatieve oplossingen voor de gezondheidszorg kunnen bieden en valideren, voortbouwen op natuurlijke ziektebestrijdende capaciteiten.