Un zahăr prezent doar la bacterii ar putea deschide calea spre terapii împotriva supertulpinilor rezistente la antibiotice

Sursa foto: Imagine generată AI iAceastă imagine a fost generată automat de AI pe baza rezumatului articolului și nu reprezintă un moment real fotografiat.

O echipă de cercetători australieni a identificat o vulnerabilitate comună a unor bacterii periculoase: o moleculă zaharidică aflată pe suprafața lor, absentă la oameni. Folosindu-se de chimia sintetică pentru a reconstrui acest zahăr, oamenii de știință au creat anticorpi care îl recunosc cu precizie și direcționează sistemul imunitar să distrugă agenții patogeni care, altfel, scapă terapiei antibiotice convenționale.

Un nou unghi de atac asupra bacteriilor rezistente

Studiul, publicat în Nature Chemical Biology, descrie o abordare care nu vizează direct procesele biologice obișnuite folosite de antibiotice, ci caută un element structural de pe suprafața bacteriilor: zahărul numit pseudaminic acid. Prin proiectarea de anticorpi capabili să recunoască acest tipar zaharidic, cercetătorii au reușit să facă vizibile bacteriile invadatoare pentru sistemul imunitar, facilitând astfel eliminarea lor.

Echipa și centrele implicate

Proiectul a fost co-condus de profesorul Richard Payne de la University of Sydney, în colaborare cu profesorul Ethan Goddard Borger de la Walter and Eliza Hall Institute (WEHI) și cu conferențiarul Nichollas Scott de la University of Melbourne și Peter Doherty Institute for Infection and Immunity. Profesorul Payne urmează să conducă noul Australian Research Council Centre of Excellence for Advanced Peptide and Protein Engineering, un centru menit să accelereze trecerea descoperirilor fundamentale către aplicații practice în biotehnologie, agricultură și conservare.

De ce pseudaminic acid este o țintă potrivită

Pseudaminic acid este o moleculă care seamănă cu unele zaharuri întâlnite la celulele umane, dar, conform studiului, este produsă exclusiv de bacterii. Aceasta o transformă într-un indicator specific pentru agenți patogeni, deoarece sistemul imunitar uman nu produce această structură și astfel anticorpii care o recunosc pot ataca bacteriile fără a viza celulele organismului gazdă.

Mai mult, multe bacterii periculoase folosesc această moleculă ca parte integrantă a mozaicului de pe suprafața lor, proprietate asociată cu supraviețuirea și cu capacitatea de a evita sistemele imunitare ale gazdei. În consecință, țintirea pseudaminic acid poate demasca un număr larg de specii bacteriene care o afișează.

Fabricarea anticorpilor: sinteză chimică și informație structurală

Cercetătorii au sintetizat complet în laborator atât molecula de zahăr, cât și peptidele decorate cu acest zahăr. Această reconstrucție sintetică a permis investigarea formei tridimensionale exacte a pseudaminic acid și a modului în care aceasta apare pe suprafețele bacteriene. Cunoașterea detaliilor structurale a fost esențială pentru proiectarea de anticorpi cu afinitate și specificitate ridicate.

Pe baza acestor informații, echipa a generat ceea ce descriu ca un anticorp „pan-specific”, capabil să recunoască aceeași structură zaharidică peste un spectru larg de specii și tulpini bacteriene. Această caracteristică pan-specifică este importantă pentru dezvoltarea unor terapii care pot fi aplicate la multiple tipuri de infecții cauzate de organisme diferite, fără a necesita reproiectări specifice pentru fiecare tulpină în parte.

Rezultate în modele animale

În experimente pe șoareci, anticorpul proiectat a curățat infecțiile cu Acinetobacter baumannii multidrog-rezistent. Acinetobacter baumannii este cunoscut ca un agent cauzator de pneumonie nosocomială și infecții ale fluxului sanguin, fiind deosebit de dificil de tratat din cauza rezistenței la numeroase clase de antibiotice, inclusiv la cele de ultimă linie.

Profesorul Goddard-Borger a subliniat gravitatea amenințării reprezentate de Acinetobacter baumannii în mediile de îngrijire medicală moderne, remarcând că nu este neobișnuit ca infecțiile să reziste chiar și la antibioticele de ultimă instanță. El a descris studiul drept un experiment concludent care deschide calea pentru dezvoltarea de imunoterapii pasive care pot salva vieți.

Imunoterapia pasivă: tratament și prevenție

Imunoterapia pasivă constă în administrarea de anticorpi pregătiți pacienților pentru a controla rapid o infecție, în loc să se aștepte ca sistemul imunitar adaptativ al pacientului să genereze un răspuns propriu. Această strategie oferă un beneficiu clinic imediat și poate fi folosită atât pentru tratarea infecțiilor existente, cât și pentru prevenirea apariției lor în rândul persoanelor vulnerabile.

În mediile spitalicești, un astfel de tratament ar putea proteja pacienții din secțiile de terapie intensivă, care sunt în mod special expuși riscului în fața bacteriilor rezistente. Conferențiarul Nichollas Scott a remarcat, de asemenea, că anticorpii proiectați oferă o unealtă valoroasă pentru cercetare: ele permit cartografierea localizării și a variațiilor acestor zaharuri pe diferiți agenți patogeni, ceea ce poate informa viitoare diagnosticuri și tratamente.

Aplicații pentru diagnostic și cercetare

Prezența anticorpilor care recunosc selectiv pseudaminic acid permite cercetătorilor să urmărească modul în care aceste zaharuri sunt exprimate pe suprafața bacteriană și cum se modifică între specii sau în timpul infecției. Această capacitate de observare poate contribui la o mai bună înțelegere a factorilor de virulență bacteriană și poate alimenta dezvoltarea de noi instrumente de diagnostic.

Planul pentru dezvoltare clinică

Echipa intenționează să transforme aceste rezultate de laborator în tratamente cu anticorpi pregătite pentru utilizare clinică în următorii cinci ani, cu un accent special pe combaterea Acinetobacter baumannii multidrog-rezistent. Realizarea acestui obiectiv ar înlătura unul dintre cei mai periculoși membri ai grupului de patogeni cunoscut sub acronimul ESKAPE și ar reprezenta un pas înainte în lupta globală împotriva rezistenței antimicrobiene.

Profesorul Payne a remarcat că această descoperire ilustrează exact tipul de progres pe care noul ARC Centre of Excellence își propune să-l susțină: transformarea cunoștințelor moleculare fundamentale în soluții care protejează persoanele cele mai vulnerabile din sistemele de sănătate.

Publicații, finanțare și conformitate etică

Articolul care descrie aceste descoperiri a apărut în Nature Chemical Biology și include o listă extinsă de autori: Arthur H. Tang, Niccolay Madiedo Soler, Kristian I. Karlic, Leo Corcilius, Caitlin E. Clarke-Shepperson, Christopher Lehmann, Aleksandra W. Debowski, Ashleigh L. Dale, Lauren Zavan, Michelle Cielesh, Adedunmola P. Adewale, Karen D. Moulton, Lucy Li, Chenzheng Guan, Christopher McCrory, Maria Kaparakis-Liaskos, Benjamin P. Howden, Norelle L. Sherry, Ruohan Wei, Xuechen Li, Ruth M. Hall, Johanna J. Kenyon, Linda M. Wakim, Francesca L. Short, Danielle H. Dube, Stuart J. Cordwell, Mark Larance, Keith A. Stubbs, Glen P. Carter, Nichollas E. Scott, Ethan D. Goddard-Borger, Richard J. Payne. Titlul lucrării este: „Uncovering bacterial pseudaminylation with pan-specific antibody tools.” DOI: 10.1038/s41589-025-02114-9.

Finanțarea pentru acest proiect a venit de la National Health and Medical Research Council; Australian Research Council; National Institutes of Health; Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research; Victorian State Government. De asemenea, cercetătorii au recunoscut sprijinul Melbourne Mass Spectrometry and Proteomics Facility de la Bio21 Molecular Science and Biotechnology Institute.

Toate procedurile cu animale au fost efectuate în conformitate cu regulamentele University of Melbourne și au fost aprobate de University of Melbourne Animal Ethics Committee, cu ID aplicație 29017. Autorii declară că nu au interese concurente.

Semnificații și perspective

Abordarea descrisă constituie o schimbare de paradigmă în tratarea infecțiilor bacteriene rezistente: în loc să urmărim ținte interne bacteriene (cum sunt enzimele sau procesele metabolice), această strategie exploatează caracteristici structurale externe, recunoscute de anticorpi, pentru a marca și neutraliza agenții patogeni. Datorită specificității moleculare a pseudaminic acid, riscul de afectare a țesuturilor gazdei este redus, iar potențialul de a produce terapii eficiente împotriva mai multor specii bacteriene devine realizabil.

Dacă traducerea în clinică va reuși, terapiile pasive bazate pe anticorpi pan-specifici ar putea fi integrate în arsenalul spitalicesc pentru a proteja pacienții critici, a conține focare de infecții nosocomiale și a scădea mortalitatea asociată cu bacteriile ESKAPE. În același timp, instrumentele dezvoltate permit cercetătorilor să cartografieze și să înțeleagă mai bine rolul acestor zaharuri în virulența bacteriană, ceea ce poate informa strategiile viitoare de prevenție și tratament.

Mai multe detalii pot fi găsite în relatarea publicată online pe site-ul ScienceDaily și în referința jurnalieră citată anterior (DOI).