Vědci použili špičkový robotický systém schopný syntetizovat stovky kovových komplexů, aby vyvinuli možného kandidáta na antibiotika – nabízí novou naději v globálním boji proti infekcím odolným vůči lékům.
Ve studii publikované v Nature Communications, výzkumníci syntetizovali přes 700 komplexních kovových sloučenin za pouhý týden. Tento rychlý screeningový proces identifikoval slibného nového kandidáta na antibiotika na bázi iridia, který zabíjí bakterie a přitom zůstává netoxický pro lidské buňky.
Jak se bakterie stávají stále odolnějšími vůči stávajícím léčebným postupům, svět čelí tiché pandemii. Více než jeden milion lidí ročně zemře na infekce rezistentní vůči lékům, kterým lze předejít. Bez nových léků by se rutinní postupy, jako jsou náhrady kyčelního kloubu, chemoterapie a transplantace orgánů, mohly brzy stát život ohrožujícími kvůli riziku neléčitelné infekce.
V reakci na tuto krizi se tým vedený Dr. Angelo Frei na katedře chemie University of York obrátil k často přehlížené oblasti medicíny: sloučeninám na bázi kovů.
Zatímco většina moderních antibiotik jsou „ploché“ molekuly na bázi uhlíku, kovové komplexy jsou trojrozměrné. Tato jedinečná geometrie jim umožňuje interagovat s bakteriemi zcela odlišnými způsoby a potenciálně tak překonávat mechanismy rezistence, které porážejí současné léky.
Objevení nového léku je tradičně pomalý proces. Laboratoř Frei však využila robotiku a „klikací“ chemii – metodu, kdy jsou dvě molekulární složky účinně „spojeny“ dohromady – k přeplnění procesu.
Postdoktorandský výzkumník Dr. David Husbands použil tuto automatizovanou platformu ke spojení téměř 200 různých „ligandů“ (molekul, které obklopují kovové centrum) s pěti různými kovy. Výsledkem byla syntéza více než 700 nových kovových komplexů za necelý týden – úkol, který by obvykle zabral měsíce manuální práce.
Po syntéze tým zkoumal 700 sloučenin na antibakteriální aktivitu a toxicitu proti zdravým lidským buňkám. Studie identifikovala šest potenciálních nových sloučenin olova.
Zvláště jedna sloučenina – komplex na bázi kovového iridia – vynikla. Prokázal vysokou účinnost proti bakteriím, včetně kmenů podobných smrtícímu MRSA (Methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus), přičemž vykazoval nízkou toxicitu pro lidské buňky. To naznačuje, že má vysoký „terapeutický index“ a je silným kandidátem na další vývoj léků.
Potrubí pro nová antibiotika už desítky let vysychá. Tradiční screeningové metody jsou pomalé a farmaceutický průmysl se z tohoto prostoru z velké části stáhl kvůli nízké návratnosti investic. Musíme myslet jinak.“
Kombinací chytré „klikací“ chemie s automatizací jsme prokázali, že dokážeme prozkoumat rozsáhlé, nevyužité oblasti chemického prostoru bezprecedentní rychlostí. Nehledáme jen jednu drogu; dokazujeme metodologii, která nám může pomoci mnohem rychleji najít „jehlu v kupce sena“. Sloučenina iridia, kterou jsme objevili, je vzrušující, ale skutečným průlomem je rychlost, s jakou jsme ji našli. Tento přístup by mohl být klíčem k tomu, jak se vyhnout budoucnosti, kdy se rutinní infekce opět stanou fatálními.“
Dr. Angelo Frei, lhlavní autor studie
Historicky panovala mylná představa, že drogy na bázi kovů jsou ze své podstaty toxické. Údaje z Community for Open Antimicrobial Drug Discovery (CO-ADD) však naznačují, že kovové komplexy mají ve skutečnosti vyšší „úspěšnost“, protože jsou antibakteriální, aniž by byly toxické, ve srovnání se standardními organickými molekulami.
Tým University of York doufá, že tato nová metodika povzbudí širší vědeckou komunitu a farmaceutické společnosti k přehodnocení kovových komplexů. Tým nyní pracuje na tom, aby přesně pochopil, jak jejich nová sloučenina iridia napadá bakterie, a rozšiřuje svou robotickou platformu o testování dalších kovů.
Výzkum také ukázal, že tato metoda rychlé syntézy by mohla být použita v jiných oblastech, jako je objevování nových katalyzátorů pro průmyslové procesy.
