New intervention strategy for tuberculosis: blocking multiple essential targets

Mycobacterium tuberculose is de veroorzaker van tuberculose (tbc), een ziekte die verantwoordelijk is voor bijna 1,5 miljoen sterfgevallen per jaar. In de afgelopen jaren zien we een grote toename van verschillende antibiotica-resistente stammen, waardoor de ontdekking van nieuwe geneesmiddelen een belangrijke prioriteit is geworden. Een belangrijk nadeel van de meeste bestaande en nieuwe tbc-antibiotica is dat ze gericht zijn op één enkel molecuul, wat de kans op resistentieontwikkeling aanzienlijk vergroot. 

Doel

Dit project richt zich op type VII secretie (T7S) systemen als veelbelovende nieuwe aangrijpingspunten voor antibiotica. T7S-systemen worden door M. tuberculose gebruikt om eiwitten uit te scheiden. Interessant is dat de tuberkelbacil verschillende T7S-systemen produceert, waarvan er drie essentieel zijn voor de levensvatbaarheid of de virulentie van de bacterie. Om T7S-systemen aan te pakken, is er een cel-gebaseerde secretie test ontwikkeld. Met behulp van deze test is het gelukt om vijf nieuwe klassen van kleine moleculen te identificeren die de secretie remmen, terwijl T7S-onafhankelijke eiwitten nog steeds werden geproduceerd. Vervolgens werd een van deze moleculen geoptimaliseerd om stoffen te identificeren die werken in hele lage hoeveelheden. Sommige van deze stoffen zorgen er voor dat de bacterie bestreden wordt op de plek waar het belangrijk is, namelijk in geïnfecteerde gastheer cellen en in geïnfecteerde dieren. Het doel is nu om het middel verder te optimaliseren.

(Verwachte) resultaten

Als onderdeel van een internationaal consortium hebben werd binnen dit project op stoffen die het ESX-5 systeem remmen, terwijl de partners aan de andere ESX systemen werkten. Er is een assay ontwikkeld op basis van een zeer actief lipase dat ook een ESX-5 substraat is. In nauwe samenwerking met de EPFL (Lausanne) is er een bibliotheek van 32.000 verbindingen gescreend. Een tweede test werd gebruikt om lipaseremmers uit te sluiten en daarna werd immunoblots gebruikt om ESX-5-remming te bevestigen. Zoals voorspeld, blokkeerden de meeste van de stoffen de groei van de tuberculosebacil. Na het testen van toxiciteit op verschillende eukaryote cellen, en het testen van dosis - reactieanalyse en chemische analyse, is er nu vijf klassen van verbindingen die alle nieuw zijn en druglike, bovendien werken ze in micromolaire hoeveelheden (1-10 μM). Al deze verbindingen werden opnieuw gesynthetiseerd en er werden ook tot 50 verschillende versies geproduceerd. Belangrijk is dat deze verbindingen ook in vivo actief bleken te zijn, omdat ze de groei van vissentuberculose bacteriën in een zebravisinfectiemodel blokkeerden. Zoals verwacht, blokkeerden deze verbindingen de groei van andere bacteriën niet, ze zijn specifiek voor de tuberkelbacil en nauw verwante soorten. Een van de geïdentificeerde verbindingen remt ook ESX-1 secretie, wat in lijn is met het doel van "één geneesmiddel dat meerdere eiwitten blokkeert". Het is bekend dat het blokkeren van twee belangrijke eiwitten tegelijkertijd de resistentieontwikkeling aanzienlijk vermindert.