Nadir Bir Toprak Mikrobu, Yeni İlaçlar Üretmemize Yardımcı Olabilir

Doğada yeni ve potansiyel olarak güçlü terapötik molekül arayışı, antibakteriyel direnç ve büyüyen küresel kanser yükü gibi sağlık sorunlarına yeni çözümler getirebilecek önemli bir arayıştır.

Şimdi, bir araştırma ekibi, nadir bir toprak mikropunun, ilaç benzeri aktiviteye sahip bazı tuhaf ama tanıdık moleküler "yapı taşları" ürettiğini keşfetti. Bu, ilaç tasarımı ve keşif programları için bir nimet olabilir.

Louis'deki Washington Üniversitesi'nde mikrobiyolog ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Joshua Blodgett, "Genom bilimine dayalı yaklaşımımız, gelecekteki ilaç tasarımı çabaları için alışılmadık bir peptit belirlememize izin verdi" diyor.

Araştırmanın odak noktası, tıbbi bileşiklerin üretken üreticileri olan, aktinomiset adı verilen, toprakta yaşayan bir grup cılız bakteriydi.

"Bir zamanlar yeni ilaçlardan büyük ölçüde yoksun olduğu düşünülen genom dizileme teknolojileri, aktinobakteriyel genomlarda gizlenmiş, henüz keşfedilmemiş ilaca benzer moleküllerin derin bir hazinesini ortaya çıkardı," diye yazıyor ekip.

Bilim insanları, aktinomisetlerde, tüberküloza karşı ilk aktif ajan, bir dizi anti-kanser ilacı ve immünosupresan da dahil olmak üzere bugün kliniklerde ve hastanelerde kullanılan antibiyotiklerin yüzde 50'sinden fazlasının yapı taşlarını buldular.

Aktinomisetleri zengin biyoaktif molekül kaynakları olarak keşfetmeye yönelik yeniden canlanan ilgi, yeni ilaçların üretilebilmesinden daha hızlı şekilde ilaca dirençli enfeksiyonların ortaya çıkmasına neden olan küresel antimikrobiyal direnç tehdidi tarafından körüklendi. Bu yılın başlarında yapılan bir analize göre, 'Süper Böcek' enfeksiyonları artık dünya çapında üçüncü önde gelen ölüm nedenidir.

Böylece, yeni ilaç adayları ararken Blodgett, Lia ve meslektaşları, dikkatlerini ve genom dizileme araçlarını Çin'de topraklarda bulunan ve Lentzea flaviverrucosa adıyla bilinen, nadir bir aktinomisetin üzerine çevirdiler.

Doğada bulunması ve laboratuvarda yetiştirilmesi diğer aktinomisetlere göre daha zor olan L. flaviverrucosa, ilaç üreten diğer akrabaları kadar incelenmemiştir. Ve araştırmacıların bulduğu şey oldukça tuhaftı.

Blodgett, "Olağandışı biyolojiye sahip, olağandışı enzimolojiyi kodlayan, beklenmedik kimya üretimini yönlendiren, tümü büyük ölçüde gözden kaçan bir bakteri grubu" diyor.

Ekibin daha önce nadir bulunan aktinomisetler genomlarını tarama girişimleri, L. flaviverrucosa'nın piperazil molekülleri adı verilen ve ilaçları sentezlemek için yararlı yapı iskeleleri olarak hizmet ettiği bilinen birkaç küçük, dairesel molekül yapabileceğini öne sürmüştü.

Araştırmacılar, bir dizi teknik kullanarak, L. flaviverrucosa'nın aslında iki tür piperazil molekülü ürettiğini keşfettiler. Ancak bu yeni bulunan bileşikler, üstküme adı verilen tek bir gen grubu tarafından üretilen farklıydı.

Blodgett, "Yüksek düzeyde, genomun bir bölgesi iki farklı molekül üretebilecekmiş gibi görünüyordu" diyor.

"Genellikle, bir gen kümesini, ilaca benzer moleküller yapmak için gerekli bireysel gen grupları olarak düşünürüz. Ancak bu tek kümede tahmin edilenden çok fazla kimya varmış gibi görünüyordu."

Araştırmacılar iki tuhaf bileşiğin moleküler yapılarını çözdüklerinde, birinin daha önce tarif edilenlerden oldukça farklı olduğunu da kısa sürede anladılar. Belirli tipteki insan kanser hücre hatlarına karşı test edildiğinde potansiyel ilaç benzeri aktiviteye sahip olan orantısız, asimetrik bir ikili oluşturmak üzere bir araya getirilen iki altıgen molekülden oluşuyordu.

Blodgett, "Doğa iki farklı şeyi birbirine kaynatıyor" diye açıklıyor. "Ve ortaya çıktığı gibi, birkaç farklı kanser hücre hattına karşı, A ve B'yi birbirine yapıştırdığınızda, daha güçlü bir şeye dönüşüyor."

Tabii ki, laboratuarda yetiştirilen hücre dizilerinde ilaçları test etmenin, klinik deneylerde terapötik fayda sağlayan tedavilerden çok uzakta olduğunu unutmamalıyız. Ayrıca, potansiyel ilaç adaylarının laboratuvardan testlere ve kliniğe geçmeleri onlarca yıl alıyor ve birçoğu bu süreçte başarısız oluyor.

Bağımsız bir antibakteriyel ilaç uzmanı olan Ursula Theuretzbacher ve meslektaşları 2019'da "Antibakteriyel dirençle sürdürülebilir bir şekilde mücadele etmek için etkili antibakteriyel tedavilerle sonuçlanacak yeni yaklaşımlar için çok daha fazla çalışmaya, odaklanmaya ve finansmana ihtiyaç var" dedi.

Yine de hangi bakteri adaylarının en çok umut vaat ettiğini ve hangi bileşiklerin başarılı olma olasılığının daha yüksek olduğunu belirlemeye çalışan bunun gibi daha fazla analizle, bu alanda her geçen gün biraz daha ilerliyoruz.

Araştırma PNAS'ta yayınlandı.