L’antibiotico colistina è largamente usato in fibrosi cistica per il trattamento dell’infezione polmonare da Pseudomonas aeruginosa (Pa). Tuttavia il batterio può sviluppare resistenza alla colistina. In precedenti progetti, i ricercatori hanno identificato degli inibitori del meccanismo di antibiotico-resistenza verso la colistina, in grado di ripristinare l’attività dell’antibiotico. L’obiettivo del progetto era produrre nuovi inibitori, con migliori proprietà farmacologiche e attività biologica, e progettare nanoveicoli per il loro trasporto nel polmone FC.
Attraverso metodi di modellizzazione e simulazione al computer (detti in silico) sono state prodotte molecole sintetiche capaci di inibire il meccanismo di resistenza alla colistina, in cui è coinvolto un enzima batterico chiamato ArnT.
I composti selezionati durante questo passaggio sono stati analizzati sia mediante test antimicrobici su P. aeruginosa resistenti alla colistina, coltivati anche in forma di biofilm, sia mediante test in vitro per valutare la loro capacità di legare l’enzima bersaglio ArnT. Sono stati identificati composti, alcuni di origine naturale e altri derivati da processi di semisintesi, che si sono dimostrati capaci di rendere nuovamente sensibili alla colistina ceppi (tipi) di P. aeruginosa, sia di laboratorio che isolati clinici.
Sono inoltre state sviluppate nanoparticelle a base di liposomi per veicolare la colistina e i nuovi composti all’interno del polmone. Tali nanoparticelle sono state testate sia per l’attività antimicrobica che la tossicità e ne sono stati sviluppati prototipi inalabili.
Il passaggio successivo sarà testare tramite studi preclinici i composti più attivi già identificati.
Colistin is an antibiotic used to fight infections with multi-resistant bacteria, including Pseudomonas aeruginosa. However, P. aeruginosa can develop resistance to colistin.
In previous studies, the researcher has identified and developed inhibitors of resistance to colistin, capable of restoring the activity of the antibiotic. In this context, the project aimed to produce new molecules with improved pharmacological and biological activity, and to identify “nano-vehicles” for their transport into the CF lung.
In silico analysis were performed to produce drug-like synthetic molecules that reduce colistin resistance, by inhibiting the bacterial ArnT transferase (ArnT-Pa).
The antimicrobial activity of these compounds was tested using assays on strains of Pseudomonas aeruginosa resistant to colistin and in vitro binding to ArnT-Pa. A group of compounds has been identified, some of natural origin, others derived from semi-synthetic processes, which have proven capable of making strains of P. aeruginosa, both laboratory and clinical isolates, sensitive to colistin again, improving the activity and bioavailability of the antibiotic.
Furthermore, liposomal nanoparticles containing both the compound and colistin have been produced and proven to be active, and their antimicrobial activity and toxicity were analyzed. Finally, inhalable prototypes have been developed.
The identified active compounds that block colistin resistance in P. aeruginosa are ready to move on to preclinical studies.
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