Enkele metaalverbindingen die beproefd werden op antibacteriële werkzaamheid (afb: Angelo Frei et al./Nature Communications)

Scheikundigen zijn de wat wereldvreemde mensen die onder het vrijkomen van allerlei kleurige en gevaarlijke dampen stoffen staan te bereiden die nog niet eerder bereid zijn, zal het beeld zijn (denk ik=as, zelf scheikundige), maar dat beeld verdient bijstelling. Ook daar is de automatisering/robotisering sterk opgerukt en die ontwikkeling neemt de bak-en-braadscheikundige veel werk uit handen. Zo kunnen robots hele series mogelijke antibioticumkandidaten synthetiseren, die dan vervolgen kunnen worden uitgeprobeerd ter vervanging van onwerkzaam geworden antibiotica.
Zo hebben onderzoekers, of beter gezegd hun labrobots, in een week tijd zevenhonderd ingewikkelde metaalverbindingen gesynthetiseerd. Een van die zevenhonderd antibioticumkandidaten, een verbinding met het metaal iridium, zou veelbelovend zijn en ongevaarlijk voor menselijke cellen.
Je zou het vinden van nieuwe antibiotica als vervangers van antibacteriële middelen waarvoor bacteriën ongevoelig zijn geworden een strijd tegen de klok kunnen noemen. Steeds meer bacteriesoorten hebben geen last meer van die voor hen ooit dodelijke middelen. Er zou al een resistentiecrisis zijn, waardoor mensen sterven die nog niet zo lang geleden door antibiatica gered hadden kunnen worden. Jaarlijks zouden er meer dan een miljoen mensen sterven aan te voorkomen infecties die resistent zijn tegen geneesmiddelen.
Overigens is de mens zelf schuld aan die crisis (zoals vaker), door het ruim voorschrijven van antibiotica aan mensen maar vooral ook aan dieren. Koeien krijgen (kregen?) vaak standaard antibiotica toegediend om allerlei bacteriële ziektes voor te zijn. Zonder nieuwe medicijnen zouden routinematige ingrepen zoals heupvervangingen, chemotherapie en orgaantransplantaties binnenkort levensbedreigend gevaarlijk kunnen worden vanwege het risico op onbehandelbare bacteriële besmettingen.

Als reactie op deze crisis richtte een groep onder leiding van Angelo Frei van de universiteit van York zich op een vaak over het hoofd gezien gebied binnen de geneeskunde: metaalverbindingen. Die werden als ongeschikt, want giftig, beschouwd.
Terwijl de meeste moderne antibiotica koolstofgebaseerde vaak platte moleculen zijn, zijn metaalcomplexen driedimensionaal. Deze structuur stelt ze in staat om op een geheel andere manier bacteriën in te werken, waardoor mogelijk de resistentiemechanismen die de huidige geneesmiddelen onwerkzaam maken, worden overwonnen.

Taai proces

Traditioneel is het ontdekken van een nieuw geneesmiddel een taai en dus langzaam proces. Het Frei-lab gebruikte echter robotica en klikchemie — een methode waarbij twee moleculaire componenten efficiënt als legoblokjes aan elkaar worden geklikt — om het proces te versnellen. Medeonderzoeker David Husbands gebruikte dit geautomatiseerde platform om bijna tweehonderd verschillende liganden (moleculen die een metaalcentrum omringen) te combineren met vijf verschillende metalen.
Het resultaat was de synthese van meer dan zevenhonderd nieuwe metaalcomplexen in iets minder dan een week. Met de hand zou zoiets normaal gesproken maanden duren.
Na de synthese werden de verbindingen getest op antibacteriële activiteit en toxiciteit voor gezonde menselijke cellen. Daar rolden zes potentiële nieuwe kandidaat-antibiotica uit. Eén verbinding in het bijzonder – een complex gebaseerd op het metaal iridium – sprong eruit.
Die bleek zeer effectief te zijn tegen bacteriën, waaronder stammen die vergelijkbaar zijn met de dodelijke MRSA (methicilline-resistente Staphylococcus aureus), terwijl het een lage toxiciteit voor menselijke cellen vertoonde. Dit suggereert dat het een hoge werkzaamheid heeft en een sterke kandidaat is voor verdere ontwikkeling. Meteen zou zijn aangetoond dat metaalverbindingen niet ongeschikt (want giftig) zouden zijn voor medicinaal gebruik.

Frei: “De pijplijn voor nieuwe antibiotica is al decennia droog. Traditionele ontwikkelingsmethoden zijn traag en de farmaceutische industrie heeft zich grotendeels teruggetrokken uit dit gebied vanwege het lage rendement op investeringen. We moeten anders denken. Door ‘klikchemie’ te combineren met automatisering, hebben we aangetoond dat we enorme, onontgonnen gebieden van de chemische ruimte met ongekende snelheid kunnen verkennen. We zijn niet alleen op zoek naar één medicijn. We bewijzen dat dit een methodologie is die ons kan helpen de naald in de hooiberg veel sneller te vinden.”
De vondst van de iridiumverbinding is mooi, stelt de onderzoeker, maar hij vindt de echte doorbraak de snelheid waarmee ze die hebben gevonden. “Deze aanpak zou de sleutel kunnen zijn om te voorkomen dat routinematige infecties in de toekomst weer fataal worden.”

Bron: phys.org