Successo della ricerca verso un nuovo antibiotico di riserva
I chimici sono riusciti per la prima volta a sintetizzare la neosorangicina A, una sostanza naturale altamente efficace
Annunci
Nella lotta contro i batteri resistenti, i chimici dell’Università Otto von Guericke di Magdeburgo hanno ottenuto un importante risultato di ricerca: il team guidato dallo scienziato Prof. Dr. Dieter Schinzer dell’Istituto di Chimica è riuscito per la prima volta a sintetizzare in laboratorio i componenti fondamentali della sostanza naturale neosorangicina A. Ciò rende ora possibile sviluppare ulteriormente la neosorangicina A come promettente candidato per un cosiddetto «antibiotico di riserva» e combattere in futuro la resistenza agli antibiotici.
Per la sintesi artificiale del principio attivo presente in natura, gli scienziati hanno utilizzato una cosiddetta sintesi a staffetta: invece di produrre immediatamente l’intera molecola complessa, hanno prima sintetizzato frammenti decisivi che fungevano da tappe intermedie nel percorso verso il principio attivo completo. Il successo della ricerca non risiede quindi solo nei componenti prodotti, ma nella dimostrazione del processo di formazione. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista specializzata «Chemistry – A European Journal» edita da Wiley-VCH.
Il principio attivo neosorangicina A
La neosorangicina A è un cosiddetto metabolita secondario, prodotto dai mixobatteri per difendersi da altri microrganismi. Secondo le ricerche condotte finora, la neosorangicina A interviene in un processo fondamentale dei batteri: inibisce la RNA polimerasi batterica, ovvero quell’enzima di cui i batteri hanno bisogno per decodificare il proprio patrimonio genetico e moltiplicarsi. Finora la sostanza si è dimostrata efficace contro diversi gruppi di batteri, tra cui anche i cosiddetti agenti patogeni Gram-negativi. Questi batteri stanno causando problemi sempre più gravi agli ospedali di tutto il mondo e sono particolarmente difficili da trattare, poiché possiedono un ulteriore rivestimento protettivo esterno che respinge molti principi attivi. La neosorangicina A appartiene quindi a una classe di sostanze di particolare interesse per lo sviluppo di futuri antibiotici di riserva.
«Abbiamo a che fare con una molecola estremamente interessante dal punto di vista biologico, ma straordinariamente difficile da ottenere dal punto di vista chimico», afferma il prof. Dieter Schinzer. «Il percorso di sintesi ora sviluppato è il presupposto fondamentale per modificare in modo mirato la sostanza naturale, renderla più stabile e, di conseguenza, renderla utilizzabile per l’ulteriore sviluppo di principi attivi».
La sintesi
La vera sfida nella sintesi è stata che la neosorangicina A non solo è una molecola piuttosto grande, ma è anche altamente complessa nella sua struttura tridimensionale, continua Schinzer. «La molecola contiene 16 cosiddetti centri chirali, ovvero, in parole semplici: punti in cui la disposizione spaziale degli atomi deve essere esatta. Anche le più piccole deviazioni possono determinare se un principio attivo si inserisce nella ‘tasca’ molecolare della sua proteina bersaglio o se rimane inefficace.» A ciò si aggiunge il fatto che la neosorangicina A è relativamente instabile e può essere rapidamente degradata nell’organismo. «È proprio per questo che un approccio chimico è così importante: solo ora che siamo in grado di ricreare la molecola in laboratorio, è possibile modificarla chimicamente in modo mirato e ottimizzarla dal punto di vista biologico.»
Insieme al suo team, il Prof. Schinzer ha sviluppato una strategia di sintesi convergente. Anziché costruire la complessa molecola passo dopo passo in una lunga sequenza, i ricercatori hanno dapprima sintetizzato separatamente tre elementi costitutivi centrali altamente complessi, per poi unirli tra loro solo alla fine. La produzione delle singole strutture parziali ha richiesto fino a 19 fasi di reazione chimica. Grazie a speciali reazioni di accoppiamento, è stato infine possibile costruire l’intero scheletro carbonioso della neosorangicina A.
Resistenza agli antibiotici a livello mondiale
Secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), la resistenza agli antibiotici è una delle maggiori minacce per la salute globale. Un’analisi globale pubblicata nel 2024 su The Lancet stima che nel 2021 circa 1,14 milioni di decessi siano stati causati direttamente dalla resistenza batterica e che 4,71 milioni di decessi fossero ad essa correlati. Entro il 2050, se non verranno sviluppate contromisure più efficaci, ogni anno potrebbero morire fino a 1,91 milioni di persone direttamente a causa di infezioni batteriche resistenti.
«Le infezioni resistenti non sono più uno scenario astratto del futuro, ma sono ormai da tempo un problema medico globale», afferma il prof. Schinzer. «Abbiamo bisogno di nuovi tipi di strutture, perché molti degli antibiotici classici stanno perdendo la loro efficacia. Le sostanze naturali come la neosorangicina A possono fornire modelli importanti in tal senso, ma solo se impariamo a renderle chimicamente controllabili».
Tuttavia, secondo il chimico Dieter Schinzer, la strada da percorrere per arrivare a un farmaco efficace è ancora lunga. La sintesi riuscita della neosorangicina A fornisce però una base fondamentale in tal senso: rende chimicamente accessibile e modificabile una sostanza naturale finora difficilmente ottenibile. «In questo modo, in futuro sarà possibile sviluppare varianti più stabili, testarne gli effetti biologici e studiare sistematicamente possibili nuovi candidati come principi attivi.»
Il progetto di ricerca, intitolato «KMU-innovativ-21: NEOSORA» è stato sostenuto, tra gli altri, dal Ministero federale della Ricerca, della Tecnologia e dell’Spazio (BMFTR) nell’ambito del programma KMU-innovativ, nonché dal Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR) (ZS/2024/01/183363).
Il campione di riferimento naturale della neosorangicina A è stato fornito dal Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni di Braunschweig.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
