A) Hangsúlyozzuk, hogy a pályázat résztvevői a célokat bő két éve tűzték ki, napi szinten együtt dolgoznak ezeken a terveken, és számos biztató előzetes eredményt tudnak felmutatni. A források szűkössége miatt ezek az eredmények nem szisztematikusak: kevés hatóanyag molekulával, kevés kórokozó fajjal dolgoztunk és az in vivo tesztek is hiányoznak. A sikeres pályázat ezt a hiányt pótolná. A munkatervünknek két alprogramja van, ezeket mutatjuk be, felvázolva az előzetes eredményeket, a terveket és a várható áttörő eredményeket egyaránt. 1. alprogram 1.1 Antibiotikum-rezisztens törzsek tesztelése AMP-kkel szemben (Pál), teljes genomszekvenálás (Kondorosi) és eredmények bioinformatikai elemzése (Papp) 1.2 AMP – kismolekulás antibiotikum kombinációk vizsgálata (Pál, Papp) 1.3 AMP mimetikus foldamerekhez új építőelemek szintézise (Fülöp), szekvenciák kapcsolása és tisztítása (Martinek, Tóth), és biofizikai jellemzése (Martinek) 1.4 AMP mimetikus foldamerek tesztelése in vitro és in vivo (Pál, Kondorosi), és toxicitási vizsgálatok (Földesi) 2. alprogram 2.1 SSB-C foldamer analógok előállítása (Martinek), stabilizálása oldallánc áthidalással (Tóth), a szükséges monomerek szintézise (Fülöp) és in vitro tesztelése PPI gátlásra. 2.2 SSB-C mimetikum – RecO-WH kölcsönhatásának szerkezeti jellemzése (Martinek) 2.3 SSB-C analógok optimalizálása dinamikus kovalens könyvtár módszerrel. Sejtbejutási vizsgálatok (Martinek) 2.4 Valósidejű in vitro evolúciós vizsgálatok, antibakteriális hatás tesztelése (Pál, Papp), toxicitási vizsgálatok (Földesi). B) 1. ALPROJEKT: ANTIMIKROBIÁLIS PEPTIDEK MINT ÚJ GYÓGYSZER KIINDULÓPONTOK Az antimikrobiális peptidek (AMP-k) diverz struktúrájú és funkciójú rövid peptidek, melyek a gazdaszervezet védelmét nyújtják különböző mikrobiális fertőzésekkel szemben. Megtalálhatóak növényekben, állatokban, gombákban egyaránt, és egy elsődleges védelmi rendszer részét képezik a kórokozókkal szemben. [Nature 2002, 415, 389] Habár hatékonyak maradtak az evolúció során, gyakorlati alkalmazásuk több problémát vet fel, melyek közül kettőre fokuszál a pályázat: 1) A szakmában jelenleg komoly vita tárgyát képezi, hogy ezekkel a molekulákkal szemben kialakul-e az ellenálló képesség, és ha igen, annak milyen káros mellékkövetkezményei lehetnek. [FEMS Microbiol Lett 2012, 330, 81] 2) A peptidek klinikai alkalmazása előtt további probléma, hogy adagolásuk és felszívódásuk esetenként nehézkes, a humán fehérjebontó enzimek (proteázok) pedig lebonthatják őket. In vivo stabilitásuk sokszor nem kielégítő. Előzetes vizsgálataink azt mutatják, hogy ezek a problémák leküzdhetőek. Mi több az AMP-k különösen hatékonyak a multidrog rezisztens baktériumokkal szemben. Ehhez olyan AMP-ket kell választani, melyekkel szemben a rezisztencia kialakulása nem figyelhető meg. Ezek a molekulák képezik további fejlesztések alapját: megtartva a fenti kedvező strukturális és funkcionális sajátságaikat, úgynevezett peptidomimetikus foldamer molekulákat tervezünk. Célunk kimutatni, hogy ezen peptidomimetikumok együttes alkalmazása antibiotikumokkal kivételesen hatékony a rezisztencia elleni harcban. Előzetes eredmények és tervek: A multidrog rezisztens baktériumok Achilles-sarka támadható AMP-k révén. Pál Csaba, Papp Balázs és Kondorosi Éva által vezetett csoportok részletes genetikai, biokémiai, fenotipusos tesztjei és genom-szintű expressziós viszgálatai igazolták, hogy a rezisztens baktériumok membrán struktúrája, rigiditása és a membrán fehérje összetétele gyakran jelentősen megváltozott. [Nat Commun 2014, 5, 4352; Mol Syst Biol 2013, 9, 700] Mivel a legtöbb AMP elsődleges célpontja a bakteriális membrán, adódott a felvetés, hogy az antibiotikum rezisztencia kialakulása befolyásolja az AMP-kel való érzékenységet is. Az eredmény váratlan és nagyon érdekes volt. A multidrog rezisztens törzsek 90%-a hiperérzékennyé vált több AMP-vel szemben: a kiindulási kontrol törzsekhez képest ezen törzsek érzékenysége általában két-háromszorosára nőtt. Ez azt mutatja, hogy az antibiotikum rezisztencia kialakulásának komoly költsége van, amelyet potenciálisan ki lehet aknázni antibiotikumok és AMP-k együttes alkalmazása révén. Hatékony AMP-antibiotikum kombinációs terápia. A következő lépésben a partnerek két kulcskérdésre fókuszálnak. Vannak-e olyan AMP-k, melyek antibiotikummal való együttes alkalmazása a) gátolja a de novo rezisztencia kialakulását in vitro, és b) hatékonyan képes multidrog rezisztens baktériumokat ölni. Vizsgálataikban két AMP-re koncentrálnak: az NCR335 peptidre és a magainin peptid családból a PGLA-ra. Mindkét peptidre igaz, hogy multidrog rezisztens törzsek 90-100%-a kiemelten érzékeny maradt velük szemben. Előzetes eredmények: a) A tetracycline és ciprofloxacin rezisztens baktériumok újra érzékennyé váltak ezekkel a szerekkel szemben, ha az antibiotikum mellé PGLA-t adunk. A hatás több esetben drámai: az antibiotikum érzékenység 10-50-szeresére növekszik nagyon alacsony (subinhibitory) PGLA dózis alkalmazása mellett is.
