Forskare utvecklar en ny metod för att anpassa lysiner för att rikta in sig på oönskade bakterier

Forskare från Antimicrobial Resistance (AMR) Interdisciplinary Research Group (IRG) vid Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), MIT:s forskningsföretag i Singapore, har utvecklat en metod för att producera anpassningsbara konstruerade lysiner som kan användas för att selektivt döda bakterier av intresse samtidigt som de lämnar andra oskadade. Upptäckten presenterar ett lovande alternativ till antibiotika för behandling av befintliga läkemedelsresistenta bakterier och bakterieinfektioner utan risk att orsaka resistens.

Lysiner är enzymer som produceras av bakteriofager för att bryta upp bakteriecellerna vid behandling av infektioner, och har visat potential som en ny klass av antimikrobiella medel. En stor fördel med lysiner är att de tillåter snabb och riktad dödande mot en specifik bakterie som valts utan att inducera resistens.

Framväxten av multiresistenta bakterier har lämnat även mindre bakteriella infektioner obotliga av många existerande antibiotika, med minst 700, 000 dödsfall varje år på grund av läkemedelsresistenta sjukdomar enligt Världshälsoorganisationen.

I ett papper med titeln "Engineered Lysins with Customized Lytic Activities Against Enterococci and Staphylococci" publicerades nyligen i den prestigefyllda tidskriften Gränser i mikrobiologi , SMART AMR -teamet visar en av metoderna för att anpassa det lytiska spektrumet av konstruerade lysiner.

Studien avslöjar hur SMARTs konstruerade lysiner selektivt kunde döda bakterier som stafylokocker, Enterococcus fecalis, medan de lämnar Enterococcus fecium -bakterierna av samma släkt oskadade. Detta är den första rapporten om ett chimärt lysin som både kan rikta in sig på bakterier av flera släkten samt selektivt döda en bakterieart inom ett släkte framför en annan.

Människokroppen innehåller biljoner bakterier, som bildar mikrobiomet, och majoriteten av bakterierna är antingen ofarliga eller fördelaktiga för oss. Det som händer när vi är på antibiotikakur är att antibiotika dödar alla bakterier, lämnar oss sårbara för en värre reinfektion efter att vi har avslutat antibiotikakuren. Eftersom lysiner respekterar mikrobiomet och endast eliminerar de dåliga patogena bakterierna, de är ett mycket lovande alternativ för behandling av bakterieinfektioner. "

Dr Boon Chong Goh, AMR Research Scientist och motsvarande författare till uppsatsen

Tilldelas med tändnings- och innovationsbidragen från SMART Innovation Center, Dr Gohs team har etablerat grunden för en teknikplattform genom att producera lysinerna och testa dem in vitro, och håller på att utveckla en rad tekniker för att konstruera lysinerna.

"Eftersom lysiner i huvudsak är proteiner, de kan konstrueras och massproduceras, säger Hana Sakina Bte Muhammad Jai, huvudförfattare till tidningen och laboratorieassistent under Dr Gohs team på SMART. "Vår studie visar tydligt hur modifiering av dessa proteiner leder till förbättringar av deras specificitet och antibakteriella aktiviteter"

"I labbet, vi har observerat att när en liten mängd lysin tillsätts, det tar bara 30 minuter att helt döda bakterierna vilket gör dem till ett mycket säkert och effektivt val för att ta bort oönskade bakterier, säger Linh Chi Dam, den första författaren av tidningen och laboratorieteknolog under Dr Gohs team på SMART. "Även om utvecklingen i produktionen av skräddarsydda lysiner i hög grad skulle påverka läkemedelsindustrin där lysiner kan användas för att behandla bakteriella infektioner, hudvård och konsumentvårdsindustrin skulle också gynnas av att använda lysiner som ett riktat medel för att ta bort oönskade bakterier från sina produkter. "

Forskningen utförs av SMART och stöds av National Research Foundation (NRF) Singapore under sitt Campus for Research Excellence And Technological Enterprise (CREATE) -program. SMART AMR-teamet tilldelades också nyligen Intra-CREATE Seed Collaboration Grant för att undersöka lysiner riktade mot gramnegativa bakterier, t.ex. Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, och Klebsiella pneumoniae.

• Nytt forskningsprojekt för att utveckla och testa nya insatser för personer med hiv/aids
• COVID-19-restriktioner har lett till 86 procent minskning av norovirusinfektioner i USA,