Mobiele menu

REpotentiating BEta Lactam antibiotics (REBEL)

Projectomschrijving

REpotentiating BEta Lactam antibiotics (REBEL)

Resistentie tegen beta-lactam antibiotica is een groot probleem in de gezondheidszorg. Vaak wordt dit veroorzaakt doordat bacteriën zgn. beta-lactamase enzymen produceren, die deze categorie antibiotica afbreken. Dit kan worden voorkomen, door samen met het antibioticum een stof toe te dienen, die het enzym uit de bacterie remt.

Het doel van dit project was om nieuwe beta-lactamase remmers te vinden. Hiervoor is een breed scala aan plantenextracten gescreend, afkomstig uit de PECKISH collectie (Plant Extract Collection in Kiel in Schleswig-Holstein). Uit extracten met een remmende werking wordt de verantwoordelijke stof worden geïsoleerd en geïdentificeerd. Veelbelovende moleculen zullen verder onderzocht worden, om te bepalen hoe ze precies werken en of ze kans maken om uiteindelijk medisch toegepast te worden om resistente bacteriën te bestrijden.

English

Resistance against β-lactam antibiotics is a serious health issue. Often it is caused by bacteria producing enzymes capable of inactivating these antibiotics, β-lactamases. This can be prevented by combining the antibiotic with a compound able to inhibit the bacterial enzyme. The aim of this
project was to find new β-lactamase inhibitors. To achieve this a large botanical extract library was screened for β-lactamase inhibitory activity, and several inhibiting compounds were isolated and identified. Further research on these compounds is needed to determine their suitability for
medicinal application, and ultimately to effectively fight β-lactam resistant bacteria.

Verslagen


Eindverslag

Resistentie tegen beta-lactam antibiotica is een groot probleem in de gezondheidszorg. Vaak wordt dit veroorzaakt doordat bacteriën zgn. Beta-lactamase enzymen produceren, die deze categorie antibiotica afbreken. Dit kan worden voorkomen door samen met het antibioticum een stof toe te dienen, die het enzym uit de bacterie remt. Het doel van dit project was om nieuwe beta-lactamase remmers te vinden. Hiervoor is een groot aantal plantextracten, afkomstig uit de PECKISH collectie (Plant Extract Collection in Kiel in Schleswig-Holstein) gescreend met behulp van in het project ontwikkelde bioassays. De screening leverde een aantal plantextracten op die in staat blijken beta-lactamase enzymen te remmen. Hieruit zijn vervolgens een aantal interessante stoffen geïsoleerd en geïdentificeerd. Aanvullend onderzoek naar deze stoffen is nodig om te bepalen of ze geschikt zijn om uiteindelijk medisch toegepast te worden om resistente bacteriën te bestrijden.

Bacteriële resistentie tegen beta-lactam antibiotica is een groot probleem in de gezondheidszorg. Vaak wordt dit veroorzaakt doordat bacteriën zgn. beta-lactamase enzymen produceren, die dit type antibioticum afbreken. Een manier om dit tegen te gaan is door samen met het antibioticum een stof toe te dienen, die het enzym uit de bacterie remt. Het doel van dit project is om nieuwe beta-lactamase remmers te vinden. Als basis hiervoor wordt een bibliotheek van planten extracten gebruikt, de PECKISH collectie (Plant Extract Collection in Kiel in Schleswig-Holstein). Dit project start met de ontwikkeling van een screeningsmethode die in staat is onderscheid te maken tussen “gewone” bacterie groei remmende effecten en specifieke remming van beta-lactamase enzymen. Hiervoor worden E. coli bacteriën geconstrueerd die beta-lactamase enzymen produceren. Omdat er heel veel verschillende beta-lactamases bestaan, wordt voor elk van de belangrijkste klassen een representatief enzym gebruikt. Na het screenen van de bibliotheek wordt uit extracten met een remmende werking de verantwoordelijke stof geïsoleerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde fractionerings en identificatie technieken, in combinatie met een gemodificeerde versie van de oorspronkelijke screenings assay.
De moleculen die dit proces heeft opgeleverd, worden verder onderzocht op hun werkzaamheid tegen uit patiënten geïsoleerde resistente bacteriën. Waar mogelijk worden van de gevonden stoffen varianten met kleine aanpassingen van de structuur gemaakt en getest op hun activiteit. Daarnaast wordt gekeken of de stoffen niet toxisch zijn, omdat dit mede bepaalt of ze kans maken om uiteindelijk medisch toegepast te worden. Er wordt onderzocht hoe ze precies werken door naar de binding aan verschillende soorten beta-lactamase enzymen te kijken, zowel door het meten van (remming van) enzym activiteit, als door naar binding aan 3D structuren van de enzymen te kijken. Uiteindelijk moet deze aanpak een aantal kandidaat moleculen opleveren die geschikt zijn voor verdere ontwikkeling tot beta-lactamase remmers die in combinatie met beta-lactam antibiotica te gebruiken zijn.

Samenvatting van de aanvraag

The most common form of resistance to beta-lactam antibiotics is the expression of beta-lactamase enzymes. These bacterial enzymes are capable of inactivating beta-lactam drugs by hydrolyzing their beta-lactam ring, rendering them ineffective. Co-administration of a beta-lactam antibiotic with a beta-lactamase inhibitor is a recognized strategy to circumvent this type of bacterial resistance, yet the number of compounds that have actually made it to clinical application so far is extremely limited. The aim of this project is to discover and characterize new molecules of botanical origin that selectively inhibit beta-lactamases, yielding new lead compounds. Natural products from plants serve as rich resources for drug development, and the enormous structural diversity of plant derived compounds suggests that they may hold many more interesting pharmacological constituents. As a source of finding new beta-lactamase inhibitors however, they have remained largely unexplored. New beta-lactamase inhibitors will be obtained by systematically screening the PECKISH library (Plant Extract Collection in Kiel in Schleswig-Holstein). PECKISH is a standardized library containing more than 4600 unique aqueous, ethanolic and other extracts from > 860 different plant species (~190 different plant families) and 11 different plant tissues. The screening strategy involves miniaturized agar-diffusion growth inhibition assays based on a range of modified E. coli bacteria expressing different (types of) beta-lactamases. Extracts showing beta-lactamase inhibitory activity will be profiled and a selection of the most promising extracts will be subjected to further isolation, identification and structural confirmation of the bioactive compound. After verification of the inhibitory capacity of the new compounds, design and synthesis of analogues will be initiated. Full characterization of the newly identified inhibitors and analogues using biochemical and crystallographic studies will be carried out. Ultimately this project should yield the identification of new lead compounds for the development of clinical beta-lactamase inhibitors.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
205400002
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2015
2019
Onderdeel van programma:
Gerelateerde subsidieronde:
Projectleider en penvoerder:
Dr. ir. M.G. Pikkemaat
Verantwoordelijke organisatie:
Wageningen University