Süper bakterilere karşı 160 milyon yıllık moleküller yeniden hayata döndürüldü

Oregon Üniversitesi araştırmacıları, antibiyotik direncine karşı yeni moleküller geliştirmek için memelilerin milyonlarca yıllık evrimsel geçmişine yöneldi. PLOS Biology dergisinde yayımlanan çalışmada evrimsel biyolog Matt Barber ve ekibi, plasentalı memelilerin yaklaşık 160 milyon yıllık geçmişini izleyerek bağışıklık sistemi proteini laktoferrinin atasal gen dizilerini istatistiksel yöntemlerle yeniden oluşturdu. Bu dizilerden sentezlenen peptitlerin, modern ve ilaca dirençli bakterilere karşı antimikrobiyal özellikleri incelendi.

EVRİMSEL AR-GE

Laktoferrin, bakterilerin yaşamı için gerekli demiri bağlamasının yanı sıra bazı parçalarıyla bakteri zarlarına doğrudan zarar verebilen bir bağışıklık sistemi proteini olarak biliniyor. Araştırmacılar, proteinin eski memeli türlerinde bulunmuş olabilecek biçimlerini yeniden oluşturarak bu moleküllerin günümüzdeki patojenlere karşı nasıl davrandığını karşılaştırdı. Atasal dizilerden elde edilen bazı peptitlerin bakterilerin zar yapısını bozduğu ve çoğalmalarını sınırlandırdığı görüldü. Çalışma, geçmişte doğal seçilimden geçmiş moleküllerin günümüz antimikrobiyal araştırmalarında yeni adaylar olarak değerlendirilebileceğini gösteriyor.

TEK MUTASYON

Laboratuvar deneylerinde Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus ve E. coli gibi insan hastalıklarıyla ilişkili patojenler kullanıldı. Araştırmacılar, bazı atasal peptitlerin modern insan laktoferrininden türetilen karşılıklarına göre daha güçlü bakteri öldürücü etki gösterdiğini belirledi. Ekip ayrıca amino asit dizisindeki tek bir değişikliğin bile molekülün antimikrobiyal etkinliğini belirgin biçimde artırabildiğini ortaya koydu. Bu bulgu, atasal protein dizilerinin yalnızca geçmişi anlamak için değil, sentetik biyoloji ve ilaç geliştirme çalışmalarında yeni moleküler tasarım seçenekleri oluşturmak için de kullanılabileceğine işaret ediyor.

FORMÜLASYON ENGELİ

Atasal peptitlerin laboratuvar ortamındaki güçlü etkisine rağmen, bu moleküllerin doğrudan bir ilaca dönüştürülmesinin önünde önemli biyofarmasötik sorunlar bulunuyor. Kısa protein parçaları vücut içinde hızlı biçimde parçalanabiliyor ve geleneksel antibiyotiklere göre daha düşük yapısal kararlılık gösterebiliyor. Bu nedenle etkin molekülün hedef dokuya ulaşana kadar korunmasını sağlayacak formülasyonların ve ilaç taşıma sistemlerinin geliştirilmesi gerekiyor. Moleküler stabilitenin artırılması, olası kombinasyon tedavilerinin belirlenmesi ve güvenlik çalışmalarının tamamlanması, bu peptitlerin ruhsatlandırma ve ticarileşme sürecindeki temel aşamalar arasında yer alıyor.

YENİ AR-GE MODELİ

Çalışmanın ortaya koyduğu yöntem, antibiyotik adaylarını yalnızca günümüzdeki moleküllerden türetmek yerine milyonlarca yıllık evrimsel değişimi de bir tasarım kaynağı olarak kullanıyor. Atasal dizi yeniden oluşturma yaklaşımı sayesinde araştırmacılar, farklı dönemlerde ortaya çıkmış protein varyantlarını karşılaştırarak hangi amino asit değişikliklerinin antimikrobiyal etkiyi güçlendirdiğini inceleyebiliyor. Bu yöntem, gelecekte kombinasyon tedavileri ve yeni etken madde adaylarının geliştirilmesinde kullanılabilecek bir moleküler tarama yaklaşımı sunarken, biyoteknoloji ve ilaç şirketlerinin antimikrobiyal Ar-Ge çalışmalarında farklı bir tasarım alanı oluşturuyor.