Nakon 20 godina je razbijen molekularni kôd superantibiotika kedarcidina

Dekodiranje molekularne strukture i uspješna laboratorijska sinteza kedarcidina mogli bi pokrenuti novo razdoblje u dizajniranju i proizvodnji novih vrsta antibiotika i antikancerogenih lijekova

Igor Berecki nedjelja, 5. svibnja 2019. u 07:00

Nakon što je poslije dvadeset godina upornog istraživanja razbijen kemijski kôd njegove izuzetno složene molekule, po prvi puta je u laboratoriju sintetički reproduciran kedarcidin, antibiotik koji je vrlo učinkovit i protiv multiplo-rezistentnih bakterija i protiv stanica tumora, napose leukemijskih stanica i malignog melanoma.

Popularno nazvan 'superantibiotik' ili 'antitumorski antibiotik', kedarcidin je otkriven u uzorcima tla u Indiji prije gotovo trideset godina. Tlo (zemlja, prašina) je naime prirodan izvor praktički svih klinički iskoristivih antibiotika unazad pedeset godina. Međutim, da bi iz takvih prirodnih oblika antibiotika nastali upotrebljivi lijekovi, mora ih se proizvesti u kontroliranim laboratorijskim uvjetima, kemijskom sintezom.

Kompliciran i nestabilan

Antibiotici koje se danas koristi uništavaju bakterije putem nekoliko mehanizama: oštećenjem ili izmjenom permeabilnosti membrane bakterije, inhibicijom njenog metabolizma ili onemogućavanjem sinteze bakterijskih proteina.

Shematski prikaz suvremenih antibiotika i njihovog mehanizma djelovanja na bakterije
Shematski prikaz suvremenih antibiotika i njihovog mehanizma djelovanja na bakterije

Kako je već rečeno, za razliku od mnogih drugih antibiotika koji su usmjereni isključivo na uništavanje bakterija, kedarcidin je u stanju oštetiti i tumorske stanice. To mu uspijeva jer je drukčiji i direktniji od ostalih antibiotika: zbog svoje specifične molekularne građe lakše prodire u ciljne stanice (bakterije ili tumore) i oštećuje im DNK, čime ih čini nesposobnim za daljnje razmnožavanje.

Međutim (uvijek postoji taj 'ali'), kedarcidin je u prirodnoj formi vrlo kemijski nestabilan, a zbog izrazite strukturne složenosti u građi molekule ga je vrlo teško 'dekodirati' i sintetizirati u stabilnom obliku. Ta činjenica je desetljećima onemogućavala proizvodnju i kliničku primjenu stabilnog, čistog, medicinski standardiziranog kedarcidina.

Dvadeset godina rada

Dr. Martin Lear sa engleskog sveučilišta Lincoln i prof. Masahiro Hirama s japanskog sveučilišta Tohoku su nakon dugogodišnjeg rada prvi u svijetu uspješno definirali molekularnu strukturu i potom laboratorijski sintetizirali kedarcidin. Rezultate su objavili ovoga mjeseca u časopisu Journal of Antibiotics.

Struktura kedarcidina: aktivni dio molekule (kromofora, označena kružnicom), oko kojega je opleten složeni trodimenzionalni splet trakasto oblikovanih apoproteinskih lanaca (označenih bojama)
Struktura kedarcidina: aktivni dio molekule (kromofora, označena kružnicom), oko kojega je opleten složeni trodimenzionalni splet trakasto oblikovanih apoproteinskih lanaca (označenih bojama)

Dr. Lear je objasnio: "Molekula kedarcidina je ekstremno komplicirana, s reaktivnim središtem (kromoforom) umotanim u plašt građen od složenih proteinskih lanaca (apoproteina). Prof. Hirama i ja smo dugački put rekonstrukcije i izrade jezgre kedarcidina započeli još 1997., a nakon više od dvadeset godina rada smo konačno riješili zagonetku.“

"Nova saznanja o organsko-molekularnim strukturama i biokemijskim tehnologijama koja smo u tih dvadeset godina otkrili i usavršili, sada možemo iskoristiti za razvoj sljedeće generacije antibiotika i lijekova protiv raka."

Bakterijska rezistencija na antibiotike je velik klinički problem: predviđa se da će zbog infekcija uzrokovanih bakterijama otpornim na lijekove svake godine između 2020. i 2050. umrijeti po 10 milijuna ljudi. Razvoj novih antibiotika koji se mogu upotrijebiti kao posljednje sredstvo kada se drugi antibiotici pokažu neučinkoviti je postalo ključno područje rada za medicinske i farmakološke istraživačke timove diljem svijeta. Ovaj uspjeh Leara i Hirame predstavlja važan korak prema ostvarivanju tog cilja.

Otvaranje perspektiva

Antikancerogena svojstva kedarcidina ga čine fascinantnom temom i za znanstvenike koji istražuju nove načine liječenja agresivnih tumora. Sada kada mu je struktura definirana i moguće ga je sintetički stvoriti, moći će se dobiti bolji uvid u molekularne mehanizme i kemijske procese koji ga čine tako učinkovitim u djelovanju na leukemijske stanice i stanice melanoma.

A od shvaćanja mehanizma djelovanja do sintetiziranja novih, učinkovitijih spojeva koji djeluju pogubno na bakterije i tumorske stanice tek je jedan korak. Vidimo da za takve korake ponekad treba preko dvadeset godina upornog rada, ali ipak…

 

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.