Medikament

Die Chemiker lehren, alte Drogen-neue tricks, um den Gegner tödlichen Staphylokokken-Bakterien

„Erschlagen superbugs, ein Antibiotikum in einer Zeit,“ ist das motto von Bill Wuest Chemie-Labor an der Emory University. Wuest (es reimt sich mit „Tier“) führt ein team von Studenten kämpfen resistente Bakterien—einige der gruseligsten, gefährlichsten bugs auf dem Planeten.

Zuletzt schufen Sie neue Moleküle für eine Studie, veröffentlicht in PNAS. Ihre Arbeit half überprüfen, wie bithionol—ein Medikament zur Behandlung von parasitären Infektionen schwächt die Zellmembranen der „persister“ Zellen von methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA), eine tödliche Staphylokokken-Bakterium. Auch neue synthetische verbindungen, zu lernen mehr über, wie bithionol arbeiten und erhöhen Sie Ihr Potenzial für die klinische Anwendung.

Das Labor summt mit Aktivität, auch während der Sommermonate. Am Nachmittag Licht streut durch die Wände aus Glas, reflektiert Becher und die Kunststoff-Schutzbrille von Studenten, die inmitten der Reihen von lab Bänke.

„Nur, bevor ich in graduate school, meine Mutter war diagnostiziert mit einer schweren Staphylokokken-Infektion“, sagt Ingrid Welke, ein Ph. D. Kandidat, zu erklären, was treibt Sie Ihre Leidenschaft zu bekämpfen MRSA.

„Sie war in einem Krankenhaus auf der Intensivstation für etwa zwei Wochen,“ Willst fügt. „Zum Glück, ein last-resort Antibiotika arbeitete für Sie, und Sie ist jetzt okay.“

Zusätzlich zu Welken, Emory Studenten der Mitverfasser des PNAS-Papier gehören Ph. D.-Kandidaten Erika Csatary, Madeleine (Maddie) Dekarske und Andrew Steele—wer hat da Ihren Abschluss gemacht und ist jetzt ein NIH Postdoctoral fellow. Wuest ist auch co-Autor, zusammen mit Taylor Hari, post-doctoral fellow im Labor-und Bachelor-Jake Rosen.

„Das Papier wäre nicht passiert ohne die Studenten“, Wuest sagt. „Sie übernahm die Führung und fuhr das Projekt von Anfang bis Ende.“

Wuest ist ein Georgia Research Alliance Distinguished Investigator und associate professor an der Emory Department of Chemistry. Er ist auch ein Mitglied der Emory Antibiotika-Resistenz-Center, mit Sitz an der Emory School of Medicine und bringt Praktiker und Wissenschaftler zusammen, um die Krise zu bekämpfen. Die Antibiotika-resistenten Infektionen führen zu 23.000 Todesfälle jährlich in den Vereinigten Staaten und das problem wächst weltweit. Bis 2050 wird die Welt-Gesundheit-Organisation-Projekte, die superbugs wird der killer Nummer eins weltweit und übertraf damit den Krebs.

Wuest ‚ s lab sieht sowohl die chemischen und biologischen Seiten des Problems. „Das Ziel aller unserer Projekte ist, Menschen zu helfen,“ Wuest sagt. „Wir wollen, dass unsere Forschung zu führen, um klinische Anwendungen.“

Das PNAS paper ist die neueste in einer Reihe von Emory Kooperationen auf „persister“ Zellen von MRSA mit senior-Autor Eleftherios Mylonakis, eine Infektionskrankheit, Spezialist an der Rhode Island Hospital und der Brown University. Das multidisziplinäre Konsortium umfasst auch Harvard und der Northwestern Universitäten. Die National Institutes of Health und der National Science Foundation wurden die wichtigsten Förderer der Studie.

Persisters sind wie feindliche „Schläfer“ – Zellen, Wuest erklärt. „Antibiotika sind auf der Suche nach etwas, dass die aktiv wachsenden angreifen. MRSA-persisters sind ein Subtyp von Zellen, die Sie Herunterfahren, und inaktiv, so dass die Antibiotika nicht finden können. Sobald die Infektion Weg ist, Sie wieder zu erwecken.“

Das Konsortium lief hi-Durchsatz-Analysen von tausenden von Wirkstoff-Kandidaten zu sehen, wenn einer gehemmt MRSA-persister-Wachstum. Nachdem Sie bekam einen Treffer für bithionol, die zur Behandlung von Wurm Infektionen, liefen Sie computer-Simulationen zeigen, dass die Verbindung interagiert anders mit MRSA-Zellen im Vergleich zu humanen Zellen.

Das Emory-team in das Bild, um zu helfen, festzustellen, wie diese Interaktion funktioniert. Die Schüler erstellt Analoga, oder etwas gezwickt Versionen, der original-Substanz zu verbessern.

„Die Idee ist, etwas zu machen, das ist stärker auf die MRSA-Zellen,“ Willst erklärt, „aber nicht giftig für menschliche Zellen. Es muss auch einfach sein, so dass es praktisch zu synthetisieren.“

Sie vergleicht den Prozess zu basteln, die ein Objekt aus Legosteinen. „Jedes Lego-Stück ist, wie ein atom“, sagt Sie. „Sie verwenden das gleiche Stück ab, aber Sie fügen dann verschiedene Stücke in unterschiedlicher Weise, ohne verirrt zu weit aus dem core-Molekül. Es ist wie ein Rätsel zu lösen, setzen Sie die Stücke zusammen in der richtigen Weise.“

Die größte Herausforderung war die Reinigung der Verbindung nach der Synthese es. „Wir begannen mit einer braunen Schmiere, die offensichtlich nicht rein,“ Willst sagt. „Aber wir gingen von der braunen Schmiere von schönen weißen Pulvern und Kristallen.“

Das Ergebnis ist eine einfache Verbindung, die ist preiswert und einfach zu machen in einer zwei-Schritt-Synthese. Maus-Studien durch das Konsortium zeigte, dass, wenn bithionol mit dem Antibiotikum gentamicin, die Kombination löscht hartnäckige MRSA-Infektionen.

„Normalerweise gentamicin funktioniert nicht auf persister MRSA-Infektionen“, erklärt Wuest. „Aber unsere Verbindung schafft Risse in den Zellmembranen der persisters, so dass gentamicin nach innen zu erhalten und seinen job tun.“

Post-Doktoranden in die Wuest lab, wie Taylor Hari, mentor Studenten, wenn Sie erst der Gruppe beitreten, deren Ausbildung, um später die Führung übernehmen, die auf solche anspruchsvollen Projekte und Mentoren selbst.

„Ich Liebe, zu unterrichten,“ Willst sagt. „Und ich Liebe es zu Tauchen in die fundamentalen Fragen der Wissenschaft, herauszufinden, wie und warum die Dinge so Verhalten, wie Sie es tun.“

Sie hofft, dass Sie gehen in der Wissenschaft und etablieren Ihr eigenes Chemie-Labor.

Maddie Dekarske erhielt eine lobende Erwähnung durch die NSF GRFP, zusammen mit elf anderen Emory graduate-Studenten. Sie plant die Arbeit für eine pharmazeutische Firma, wenn Sie Absolventen.

„Wir machen Bio-Synthese zusammen mit der biologischen assays in diesem Labor, das ist ein gutes training für medizinische Entdeckung“, sagt Sie. „Ich Liebe es, hier zu sein und immer vor meiner Kapuze, die Einrichtung einer Reaktion. Ich bekomme zu benutzen, meinen Kopf und meine Hände in alles, was, die ich tun. Gehen in die Industrie, wird mir erlauben, darauf konzentrieren, was ich Liebe.“

Musik ist ein weiterer Dekarske seinen Leidenschaften. Sie vergleicht herauszufinden Schritte für eine Chemische Reaktion, schlagen die richtigen Noten auf einem Klavier. „Wenn Sie lernen ein neues Stück, es dauert eine Weile, um sich dem Rhythmus“, sagt Sie. „Aber einmal haben Sie nagelte das Stück, es scheint mühelos, und es fließt einfach aus. Es ist ein Gefühl, ein moment der Euphorie, und die Belohnung des etwas verwirklicht.“

„Ich Liebe die macht, die Chemie gibt Sie“, fügt Erika Csatary. Sie hält ein Glas Phiole, die ein ganz klein wenig gelbes Pulver. „Ich kann analysieren, das Pulver und Ihnen sagen, was es ist, bis hin zu spezifischen Molekülen in es. Das ist ziemlich cool“, sagt Sie.

Obwohl Csatary genießt das lernen, wie Chemie funktioniert und was es kann verwendet werden, für die, „ich mag es nicht auf den Tisch-so viel“, gesteht Sie. „Ich mag die Idee, was ich gelernt habe und die Anwendung, um business-Einstellungen.“

Ihr Ziel ist es, einen Berater für die life-sciences-und Wuest ist ermutigend, Sie auf diesem Weg. „Hört er auf zu eine den Interessen der Schüler und hilft Ihnen bei der Entwicklung Ihrer Ph. D. in etwas, das passt, was Sie tun möchten,“ Csatary sagt.

Sie gemeinsam mit Hari zu Beginn der Emory Biotech Consulting Club die Ausbildung der Studenten mit einem ähnlichen Interesse. Haben Sie gebracht in der Berufstätige aus dem Feld, um Gespräche und nutzten die expertise von emorys Büro des Technologie-Transfers.

Ph. D. Studenten in der Wuest lab nicht nur Absolventen mit Ausbildung in Ihre spezifischen Interessen und verschiedenen Veröffentlichungen decken ein Spektrum von Chemie unter Ihren Gürtel. Sie üben auch, wie Sie sprechen über Ihre Entdeckungen, ob jemand mit keine Chemie, hintergrund, fellow Chemiker oder Wissenschaftler aus einer anderen Disziplin.

Viele Menschen wissen vielleicht nicht, wie wichtig die Notwendigkeit ist, um neue Wege zur Bekämpfung von Antibiotika-Infektionen, Csatary Noten. Oder Sie können nicht verstehen, die wichtige Rolle, die Wissenschaft spielt bei der Suche nach Lösungen.