Um método para projetar antibióticos com base na codificação binária aleatória, desenvolvido por uma equipe liderada pelo National Physical Laboratory (NPL), poderia abrir novas oportunidades na descoberta de medicamentos.

A atividade biológica é codificada em sequências moleculares de vinte aminoácidos únicos. A atividade antimicrobiana não é exceção e é programada em sequências curtas chamadas de peptídeos antimicrobianos, que são usados ​​por nosso sistema imunológico para combater bactérias.

À medida que a disseminação da resistência antimicrobiana leva à necessidade de um produto mais forte, tratamentos mais rápidos e seletivos, os pesquisadores estão desenvolvendo novas sequências com base nesses peptídeos de ocorrência natural para uso em terapias antimicrobianas. Contudo, muito permanece desconhecido sobre essas sequências - em particular, quais sequências são mais eficazes contra bactérias sem prejudicar as células de nosso próprio corpo? E quais características estruturais impulsionam a seletividade?

Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo NPL decidiu explorar a seletividade antimicrobiana, criando dois conjuntos de milhões de sequências antimicrobianas aleatórias construídas a partir de apenas dois aminoácidos. Previa-se que o primeiro conjunto de sequências que eles criaram mataria bactérias com eficácia, ao mesmo tempo em que afetaria os glóbulos vermelhos humanos; o segundo conjunto de sequências foi criado para atingir exclusivamente células bacterianas.

Para alcançar isto, a equipe capitalizou a propriedade da quiralidade, substituindo um dos dois aminoácidos por sua imagem no espelho. Todas as sequências de proteínas de ocorrência natural são quirais (ou seja, não idênticas à sua imagem de espelho), uma propriedade que leva a que suas formas de quiralidade reversa (imagem no espelho) não sejam capazes de impactar nosso sistema imunológico. Em contraste, as bactérias frequentemente mudam a quiralidade para produzir antibióticos capazes de combater outras bactérias, e pode, portanto, ser afetado por sequências de quiralidade reversa.

Consequentemente, o conjunto de sequências antimicrobianas com quiralidade parcialmente revertida matou efetivamente as bactérias, incluindo superbactérias MRSA e VSE, sem afetar negativamente as células humanas, mesmo em concentrações muito altas. Mais impressionante, os dois conjuntos de sequências exibiram dois mecanismos físicos fundamentalmente diferentes - as sequências homoquirais tóxicas tendiam a perfurar as membranas bacterianas, enquanto as sequências de quiralidade reversa altamente seletivas não deixaram marcas visíveis nas superfícies da membrana.

As evidências, relatado no jornal Angewandte Chemie e conduzido em colaboração com a Universidade Hebraica de Jerusalém, a Universidade de Brighton, a University of Western Australia e a University of Oxford, poderia abrir novas oportunidades na descoberta de medicamentos para a codificação de antimicrobianos altamente seletivos.

Medições reproduzíveis da atividade antimicrobiana são essenciais para garantir a confiança na próxima geração de tratamentos eficazes, e o grupo de Biotecnologia do NPL está desenvolvendo a infraestrutura de medição necessária para sustentar a descoberta e o desenvolvimento de antimicrobianos.