Врачи уже давно бьют тревогу: в последние годы устойчивость к антибиотикам угрожающе возросла. Поэтому фармакологи ищут новые антибиотические вещества. Институт биомедицинских исследований им. Гельмгольца при RWTH Ахенского университета разработал процесс производства более дешевых и качественных антибиотиков с помощью молекул сахара.
«Наша работа основана на молекулах сахара, которые являются важными компонентами многих антибиотиков», - говорит профессор Лотар Эллинг, описывая восемь лет исследовательской работы. В рамках двух проектов ЕС он и его команда специально модифицировали сахарные структуры антибиотиков, чтобы получить максимально широкий спектр активности. «Комбинируя модифицированные молекулы, мы получаем несколько вариантов изменчивости, эффективность которых мы в настоящее время тестируем», - говорит Эллинг..
Процесс так называемого комбинаторного биокатализа, разработанный Институтом Гельмгольца с партнерами в Кембридже, Фрайбурге, Ганновере и Вуппертале, состоит из трех ферментных модулей. Используя в качестве основы сахарозосинтазу (SuSy), технологи ферментов создают первую молекулу сахара, которая служит предшественником других молекул сахара, на основе сахарозы - обычного бытового сахара. На следующем этапе этот предшественник превращается в сложную молекулу сахара с помощью большого количества ферментативных стадий.
От возобновляемого сырья к активным ингредиентам
«Вот как из возобновляемого сырья сахарозы создаются очень сложные молекулы сахара, которые включаются в качестве активных компонентов в предшественники антибиотиков», - объясняет профессор Эллинг. Это происходит на третьей фазе путем ферментативного переноса молекул сахара на основной каркас структуры антибиотика.
Используемые гликозилтрансферазы образуют вещество в качестве побочного продукта, который можно снова интегрировать в первую стадию. Профессор Эллинг: «Это дает нам замкнутый цикл производства сложных молекул сахара и избавляет нас от сложной и дорогостоящей изоляции». производиться недорого в больших количествах.
В настоящее время этот процесс дорабатывается в Институте Гельмгольца с использованием энзимных колонок, которые предназначены для синтеза до 500 миллиграммов в лабораторных масштабах. «Этого достаточно, чтобы провести необходимую серию тестов», - говорит Эллинг. Четыре вещества уже прошли испытания; все они обладают антибиотической активностью, но настолько же эффективны, как и их основная структура.
«Для разработки веществ с большей эффективностью мы должны систематически использовать множество возможностей», - говорит профессор Эллинг, описывая следующие проблемы. «Мы бы очень приветствовали промышленного партнера, который помог бы сформировать дальнейшее развитие.» Однако, по оценке ученого, пройдет добрых пять лет, прежде чем процесс ферментативной колонки станет лекарством, спасающим жизнь. Это период времени, который обычно проходит между разработкой и серийным производством антибиотика.