Darobactin, nová zbraň proti rezistentním gramnegativním bakteriím?

Rezistence vůči antibiotikům je stále větší problém a zvlášť u multirezistentních gramnegativních bakterií se situace stává opravdu závažnou. Typické nemocniční kmeny gramnegativních bakterií (jako Escherichia coli a Klebsiella pneumoniae) jsou rezistentní vůči většině používaných antibiotik a v řadě případů není účinná léčba vůbec k dispozici. Hledání nových antibiotik je tedy aktuálním tématem farmaceutického výzkumu. U gramnegativních bakterií je situace o to složitější, že tyto bakterie mají vnější obal velmi obtížně prostupný pro potenciálně účinné látky. Kvůli tomu se v několika posledních dekádách nezavedla žádná antibiotika účinná proti těmto bakteriím. To podtrhuje aktuálnost objevu mezinárodního týmu, který nalezl nový peptid působící proti gramnegativním bakteriím zcela novým mechanismem.

Skupina Kima Lewise z Northeastern University v Bostonu vyhledávala potenciální antibiotika produkovaná bakteriemi rodu Photorhabdus a Xenorhabdus, které žijí symbioticky v entomopatogenních hlísticích. Tyto hlístice napadají hmyzí larvy a po vniknutí do jejich těla uvolní uvedené bakterie, které produkují toxiny zabíjející hmyz v larválním stadiu. Zabitý hmyz potom slouží jako potrava pro hlístice. Z izolátů získaných z bakterií Photorhabdus khanii HGB1456 autoři získali antibakteriálně účinný peptid, který nazvali darobactin (obr.).

darobactin

Darobactin se skládá ze 7 aminokyselinových jednotek, které tvoří neobvyklý bicyklický skelet, takže samotné určení struktury látky pomocí hmotnostní a NMR spektroskopie bylo náročné. Darobactin byl účinný proti řadě zkoušených gramnegativních bakterií (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Shigella, Salmonella, Pseudomonas aeruginosa) jak in vitro, tak in vivo. Při své molární hmotnosti 965 daltonů bylo nepravděpodobné, že by darobactin penetroval do bakterie. K zjištění mechanismu účinku autoři opakovaným přidáváním darobactinu ke kulturám E. coli získali kmeny rezistentní na tuto látku. Tyto bakterie pak nesly mutace v genu kódujícím BamA, což je látka usídlená na vnější membráně bakterie a zajišťující skládání proteinů vnější membrány. BamA je na vnější straně membrány, a proto nevadí, že darobactin není schopný proniknout do bakteriální buňky. Mechanismus účinku darobactinu spočívá v jeho navázání na BamA, čímž zabraňuje tvorbě funkční vnější membrány, a bakterie následně umírají. Účinnost darobactinu byla prokázána jak proti kmenům s přirozenou citlivostí (wild-type), tak proti rezistentním kmenům E. coli, K. pneumoniae a P. aeruginosa. Vzhledem k tomu, že látka nevykazuje v účinných koncentracích žádnou cytotoxicitu, stává se velmi perspektivním kandidátem pro další vývoj. Skupina Tilla Schäberleho z Justus-Liebig-Universität v Giessenu v současné době studuje jak biosyntézu darobactinu, tak možnosti zvýšené produkce této látky, a samozřejmě také syntézu vhodných analog.

Zentiva Imai Y. et al.: Nature, DOI: 10.1038/s41586-019-1791-1