Combating Antibiotic Resistance - Development of Inhibitors against Antibiotic Resistance Enzymes

Når vi har en bakterie infeksjons og tar antibiotika, håper man alltid at antibiotika skal hemme infeksjonen eller ødelegge mikrobene som forårsaker sykdom. Men når bakteriene er resistent mot virkningen av antibiotika blir behandling vanskelig. Utvikling og spredning av antibiotika resistens er en alvorlig trussel mot all behandling av ofte helt vanlig infeksjonssykdommer. Dette prosjektet heter «Bekjempelse av antibiotika resistens» og fokuserer på enzymene som gjør bakteriene resistente mot antibiotika, dvs laktamasene som inaktivere penicillin lignende antibiotika. Vi bruker protein krystallografi, mikrobiologi, enzym assay og protein inhibitor studier. Denne delen av prosjektet har flest ansatte med en PhD student, en teknikker og 50% av en forsker som er prosjektleder på prosjektet. Vi har sammen med andre gjort mye spennende det siste årene. I år har 14 000 ulike forbindelser blitt testet for deres inhiberings evne mot VIM-2, et klinisk viktig enzym som bryter ned beta-laktamer. Screeningen har blitt gjort i Umeå, Sverige med flere interessant hits. Vi har ferdig stilt et stort arbeid på åtte punkt mutasjoner av et enzym som et enzym som en av årsakene til antibiotika resistens, og studert disse på atom nivå ved å bestemme de tre dimensjonale strukturene, vi gjort forsøk i løsninger og i bakterier i Escherichia coli stammer mot 12 ulike beta-laktam antibiotika. Protein uttrykk i bakterien har vi også studert. Dette er publisert. PhD kandidaten gjort mange inhibitor studier av rent enzym mot nye syntetisert potensielle inhibitorer. Resultatene viser at noen av inhibitorene er effektive og inhiberer enzymene, noen av inhibitorene har dårlig løselighet og andre ingen virkning. De beste er testet mot kliniske isolater på mikrobiologi laben på Universitetssykehuset Nord-Norge, UNN Tromsø. Igjen er noen inhibitorer effektive og andre har mindre effekt. For de beste inhibitorene skal vi bygge videre på de strukturene, de funksjonelle gruppene vi mener er viktige. Inhibitorene er laget spesifikt for dette prosjektet, av organisk kjemikere i Tromsø eller på Universitet i Oslo. Vi prøver å utrykke ett av enzymene med isotop merking for NMR studier, men positive resultater har uteblitt så langt. Vi har hatt poster og foredrag på Norsk Biokjemisk selskap sitt kontaktmøte (Svalbard, Februar 2015 og Tromsø, Januar 2016). PhD studenten og teknikeren har vært på den årlige BioStruct konferansen (Aug 2015 og Aus 2016) med fokus på molekylær og struktur biologi. BioStruct er den nasjonal PhD skolen i molekylær og struktur biologi. På Tromsø museum var det en stor poster (3.5*1 meter) i en glass monter som promoterte røntgen krystallografi og leting etter inhibitorer av enzymer involvert i antibiotika resistens. PhD studenten har vært på stand på forskings toget og snakket om kjemien i maten og det var en suksess.

This research proposal describes the complementary and synergistic activities of three research groups with national functions: NorStruct and MabCent at the University of Tromsø (UiT), and the National Reference Centre for Detection of Antimicrobial Resis tance at the University Hospital of North Norway/Research Group for Host-Microbe Interactions, UiT to meet a global clinical need. Herein, we outline a systematic and unique approach for discovering and fully characterizing inhibitors against two key grou ps of bacterial enzymes responsible for antibiotic resistance in clinically important bacterial pathogens; namely, metallo-beta-lactamases and Nim-reductases. This multi-disciplinary collaboration involves structural biologists, medicinal chemists, medi cal microbiologists and experts on therapeutics. The project has a clear vision of developing lead compounds attractive for biotechnology and pharmaceutical enterprises to bring forward towards the market and thereby create additional growth in these emer ging businesses.