Läkemedelsresistens: 'Trojanhäst' -förening dödar bakterier inifrån
Gallium - en järnliknande förening - liknar mat och kan lura bakterier att äta den. En gång inuti förstör det mikroberna. I en ny studie använde forskare framgångsrikt föreningen för att behandla lunginfektioner hos möss och människor.
Centers for Disease Control and Prevention (CDC) har ansett antibiotikaresistens som en av vår tids största folkhälsoutmaningar.
I USA utvecklar mer än 2 miljoner människor en behandlingsresistent infektion varje år och 23 000 människor dör som ett resultat.
Därför har tacklingen av superbugs varit fokus för mycket ny forskning. Forskare har tillämpat matematisk analys för att studera alla läkemedelskombinationer som kan döda behandlingsresistenta bakterier, och vissa har vänt sig till naturen för att studera den antimikrobiella potentialen hos föreningar som ett lökextrakt.
Nu försöker forskare en "smygande" strategi. Forskare ledd av Pradeep Singh, professor i mikrobiologi och medicin vid University of Washington School of Medicine i Seattle, har studerat en molekyl som kan förstöra bakterier inifrån.
Molekylen är en metall som kallas gallium, och den liknar järn. Prof. Singh och teamet utvecklade ett tillvägagångssätt, i stället för att försöka förstöra bakterier från utsidan, "lockade" de mikroberna till att "äta" molekylen, som ser ut som mat.
De testade deras tillvägagångssätt hos både möss och människor och publicerade sina resultat i tidskriften Vetenskaplig translationell medicin.
En skiftnyckel i bakteriens näringssystem
Prof. Singh och kollegor fokuserade sina ansträngningar på superbugen som kallades Pseudomonas aeruginosa, som orsakar infektion på flera platser - inklusive lungor och urinvägar.
Prof. Singh förklarar varför forskarna vände sig till gallium för sina antimikrobiella egenskaper. "Kroppen sträcker sig mycket för att hålla järn borta från bakterier, och infekterande organismer vrider upp speciella system för att importera järn och stjäla det från värden", säger han.
"Gallium stör maskiner som bakterier använder för att skapa nytt DNA, och utan detta kan bakterierna inte föröka sig", förklarar vidare studieförfattare Bradley Britigan, professor i internmedicin vid University of Nebraska Medical Center i Omaha.
"Denna och andra väsentliga processer kräver järn, och gallium är en apanyckel som stänger av systemet."
Forskarna studerade de antibiotiska effekterna av gallium i en musmodell av en lunginfektion och i en klinisk fas I-studie på 20 personer med cystisk fibros och kronisk luftvägsinfektion med P. aeruginosa.
En enda dos gallium rensade lunginfektionen helt i gnagarna. ”Dessutom förbättrade systemisk galliumbehandling lungfunktionen hos personer med [cystisk fibros] och kronisk P. aeruginosa lunginfektion, rapporterar forskarna.
"Dessa resultat", avslutar de, "ökar möjligheten att infektioner hos människor kan behandlas genom att rikta järnmetabolism eller andra näringsmässiga sårbarheter hos bakteriella patogener."
Trojansk hästförening är säker och effektiv
Första studieförfattaren professor Christopher Goss, vid University of Washington, jämför gallium med en trojansk häst. "Gallium misslyckas inte bara med att nära bakterier som järn skulle", säger han, "det skadar dem faktiskt."
”Vår preliminära studie i en liten grupp människor med [cystisk fibros] antyder att gallium är säkert och förbättrar patientens lungfunktion [...]. Det här är spännande resultat, men vi måste göra fler studier för att avgöra om gallium kan utvecklas till en rutinmässig, säker behandling. ”
Prof. Christopher Goss
Författarna hoppas att galliumbaserade behandlingar kommer att bli den första implementeringen av Louis Pasteurs idé; på 1800-talet föreslog Pasteur att störning av bakteriens näring skulle kunna vara ett effektivt sätt att förstöra dem.
"Vi uppmuntras av dessa resultat, men vi måste vara försiktiga och göra mer arbete innan vi vet", säger professor Singh.
