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Montag, Oktober 3, 2022

Kürzlich entdeckte bioaktive Verbindungen können arzneimittelresistente Bakterien abtöten

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Forscher entdeckten in Meeresschwämmen neue Verbindungen, die antibiotikaresistente Bakterien abtöten konnten.


Brasilianische Wissenschaftler entdeckten mehrere Verbindungen in einem Meeresschwamm von Fernando de Noronha, einer Insel vor der Küste des Nordostens, die antibiotikaresistente Bakterien tötete.

Forscher der Universität von So Paulo (USP) in So Carlos, Brasilien, haben eine Vielzahl bioaktiver Substanzen in einem Meeresschwamm identifiziert, der auf Fernando de Noronha, einer Insel etwa 400 km vor der Nordostküste Brasiliens, gefunden wurde. Einige der Substanzen waren in der Lage, Bakterien abzutöten, die gegen aktuelle Antibiotika resistent sind, und öffneten die Tür für die Entwicklung neuer Medikamente.


Die Studie wurde von FAPSEP finanziert und ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Zeitschrift für Naturprodukte .

„Dieser Meeresschwamm wurde zuvor von Gruppen außerhalb Brasiliens untersucht, hauptsächlich in den 1990er Jahren. Wir haben Techniken der nächsten Generation eingesetzt, um Substanzen aus ihrem Sekundärstoffwechsel zu analysieren, nach neuen Molekülen zu suchen und ihre biologische Aktivität zu testen. Wir konnten eine Reihe neuer Verbindungen beschreiben. Das Hauptpotenzial, das nachgewiesen wurde, betraf arzneimittelresistente Bakterien“, sagte Vítor Freire, der die Studie im Rahmen seiner Promotion durchführte. Forschung am São Carlos Institute of Chemistry (IQSC-USP).

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Mehrere Substanzen, die antibiotikaresistente Bakterien abtöten, wurden von brasilianischen Forschern in einem Meeresschwamm gefunden, der auf Fernando de Noronha, einem Archipel vor der Küste des Nordostens, beheimatet ist. Bildnachweis: Eduardo Hajdu/Museu Nacional/UFRJ


Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet die Antibiotikaresistenz als ein ernstes weltweites Problem der öffentlichen Gesundheit. Eine von der britischen Regierung in Auftrag gegebene und 2016 veröffentlichte Analyse prognostizierte, dass es im Jahr 2050 jährlich 10 Millionen Todesfälle durch arzneimittelresistente bakterielle Infektionen geben würde. Daher ist es entscheidend, neue, wirksame Antibiotika zu entwickeln.

Agelas dispar, eine in der Karibik und einem Teil der brasilianischen Küste endemische Art, ist der Meeresschwamm, der Gegenstand der Analyse der Studie war. Meeresschwämme verbringen ihr ganzes Leben an Riffen oder am Meeresboden und gehören zu den ältesten Tieren der Erde. Sie haben in Millionen von Jahren der Evolution einen ausgeklügelten Stoffwechsel entwickelt, der Substanzen erzeugt, die für den Wettbewerb mit anderen Wirbellosen und die Abwehr gefährlicher Bakterien benötigt werden.

Die in der Studie identifizierten Substanzen mit dem größten therapeutischen Potenzial waren drei verschiedene Arten von Ageliferin, benannt nach der Gattung der Meeresschwämme Agela.

„Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Fähigkeit von Schwämmen, symbiotische Mikroorganismen zu speichern, die ihnen auch bei der Verteidigung helfen. Wenn wir in Schwämmen gefundene Verbindungen analysieren, wissen wir nicht immer, was von ihnen produziert wurde und was von Symbionten stammt“, sagte Roberto Berlinck, Professor am IQSC-USP und Hauptforscher der Studie.


Die Forschung wurde im Rahmen von zwei Projekten durchgeführt, die von Berlinck geleitet und von FAPESP unterstützt wurden.

Die Studien mit Bakterien wurden am Adolpho-Lutz-Institut (IAL), dem Referenzlabor für epidemiologische Überwachung im Bundesstaat São Paulo, unter der Leitung von André Gustavo Tempone, einem ebenfalls von FAPESP unterstützten Forscher, durchgeführt.

Tumore und Bakterien

Dreizehn Verbindungen wurden an einer als OVCAR3 bekannten Eierstockkrebs-Zelllinie getestet, es wurde jedoch keine biologische Aktivität festgestellt. Andere Forschungsgruppen, die Ageliferine an Lungen-, Dickdarm- und Brustkrebszellen testeten, beobachteten keine Antitumorwirkung, und eine hatte keine Wirkung auf Lymphomzellen. Drei Ageliferine eliminierten jedoch arzneimittelresistente Bakterien Escherichia coli und Enterococcus faecalis, die extrem häufig vorkommen und in verschiedenen Umgebungen sowie im menschlichen Körper vorkommen; und Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii und Pseudomonas aeruginosa, die von der WHO als vorrangige Ziele für neuartige Antibiotika und unter den Bakterien aufgeführt werden, die für die meisten Krankenhausinfektionen verantwortlich sind.

Die Forscher wollten wissen, ob die Verwendung dieser Ageliferine zur Zerstörung roter Blutkörperchen (Hämolyse) im Darm führen kann, eine potenziell tödliche Nebenwirkung, die häufig bei Patienten beobachtet wird, die sich einer Chemotherapie unterziehen und Antibiotika benötigen. In Mäusezellen verursachten die Verbindungen diese Art von Schäden nicht, was auf ein vielversprechendes Potenzial für die Entwicklung von Medikamenten hindeutet.

Der nächste Schritt besteht darin, andere Meeresschwämme mit der gleichen Methodik zu analysieren. „Es ist äußerst wichtig herauszufinden, wie diese Substanzen hergestellt werden, da sie von mehreren Schwammklassen verbreitet werden und in Zukunft bei der Behandlung von Krankheiten helfen könnten“, sagte Freire, derzeit Postdoktorand am National Cancer Institute in den Vereinigten Staaten.

Referenz: „Feature-Based Molecular Networking Discovery of Bromopyrrole Alkaloids from the Marine Sponge Agelas dispar“ von Vítor F. Freire, Juliana R. Gubiani, Tara M. Spencer, Eduardo Hajdu, Antonio G. Ferreira, Dayana AS Ferreira, Erica V. de Castro Levatti, Joanna E. Burdette, Carlos Henrique Camargo, Andre G. Tempone und Roberto GS Berlinck, 15. April 2022, Zeitschrift für Naturprodukte .
DOI: 10.1021/acs.jnatprod.2c00094

Die Studie wurde von der São Paulo Research Foundation finanziert.


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