Nieuwe antibiotica met antikankereigenschappen ontwikkeld in Rusland

Russische chemici hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor de productie van derivaten van de populaire antimicrobiële en antischimmelstof imidazool met antibacteriële eigenschappen. De auteurs gebruikten commercieel verkrijgbare verbindingen als startreagentia. De voorgestelde methode is veilig voor het milieu en leidt niet tot de vorming van bijproducten die aanvullende zuivering vereisen. Volgens deskundigen kunnen de gesynthetiseerde medicijnen worden gebruikt bij de behandeling van hardnekkige ziekenhuisinfecties. Ook kunnen ze worden gebruikt tegen tumoren en als antidepressiva.

Imidazol en zijn derivaten

De toenemende resistentie van pathogene micro-organismen tegen antibiotica is een van de grootste problemen van de moderne geneeskunde. Tegelijkertijd verschijnen er steeds minder vaak nieuwe klassen antimicrobiële geneesmiddelen. Stikstofhoudende heterocyclische verbindingen, organische verbindingen met een cyclische structuur die stikstofatomen bevat, spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van medicijnen. Er wordt bijzondere aandacht besteed aan imidazoolderivaten, die antibacteriële en antitumoreigenschappen hebben en ook als antidepressiva kunnen worden gebruikt. De methoden om deze stoffen te verkrijgen zijn echter te complex of nog helemaal niet ontwikkeld. Dat maakt het moeilijk om nieuwe medicijnen te ontwikkelen.

Wetenschappers van de Staatsuniversiteit van Sint-Petersburg en het Pasteur Sint-Petersburg Onderzoeksinstituut voor Epidemiologie en Microbiologie hebben een innovatieve methode ontwikkeld voor het synthetiseren van moeilijk bereikbare derivaten. Het is gebaseerd op het gebruik van beschikbare verbindingen – guanidines en isocyaniden – die in aanwezigheid van zuurstof en een nikkelkatalysator uitsluitend worden omgezet in de gewenste verbindingen.

Deze methode is milieuvriendelijk omdat er geen giftige oxidatiemiddelen worden gebruikt. In plaats daarvan wordt er zuurstof uit de lucht gebruikt bij de reactie en is water het enige bijproduct. Dit proces kan op twee manieren plaatsvinden: door verhitting of door blootstelling aan gewoon zichtbaar licht.

Chemici bestudeerden ook het reactiemechanisme: de opeenvolging van stappen die leiden tot een chemische transformatie. Hierdoor konden ze de syntheseomstandigheden optimaliseren en een hoge conversie-efficiëntie van 97% bereiken.

— De ontwikkelde aanpak maakt de efficiënte synthese mogelijk van voorheen moeilijk verkrijgbare imidazoolderivaten en opent perspectieven voor de creatie van nieuwe farmaceutisch actieve stoffen. De verkregen verbindingen vertonen een hoge antibacteriële activiteit tegen een breed scala aan infectieziekten, waarvan de behandeling wordt bemoeilijkt door de snel ontwikkelende resistentie tegen antibiotica, vertelde Svetlana Katkova, projectmanager, doctor in de scheikunde en universitair hoofddocent van de afdeling Fysisch-organische scheikunde aan de Staatsuniversiteit van St. Petersburg, aan Izvestia.

Tegen welke bacteriën werken nieuwe antibiotica?

De onderzoekers testten de antibacteriële eigenschappen van de verkregen verbindingen door in te werken op culturen van gramnegatieve en grampositieve bacteriën, zoals Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa en Enterobacter. Deze microben veroorzaken vaak ziekenhuisinfecties, zoals longontsteking, urineweginfecties, maag-darmkanaalinfecties, etc.

Alle geteste verbindingen vertoonden een significante antibacteriële activiteit tegen een breed spectrum aan pathogenen. De minimale dosis die nodig was om de bacteriegroei te stoppen, was minder dan 1,5 microgram per milliliter. Dit is vergelijkbaar met de effectiviteit van antibiotica die in de medische praktijk worden gebruikt.

In omstandigheden waarin de resistentie van microben tegen antibiotica wereldwijd toeneemt, is het belangrijk om nieuwe stoffen te verkrijgen die antibiotica kunnen worden. De vraag naar imidazolen is in dit opzicht geen uitzondering, aldus Alexander Lavrishchev, therapeut bij de Family Clinic. Het probleem met imidazolen is dat alle tot nu toe bekende geneesmiddelen die uit deze verbindingen zijn afgeleid, antischimmelmiddelen zijn. De ontdekking van nieuwe routes voor de synthese van imidazolverbindingen zal bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe medicijnen die effectief zijn tegen bacteriën.

— De nieuwe synthesemethode maakt het mogelijk om veel verschillende op imidazol gebaseerde verbindingen te verkrijgen, die elk een nieuw medicijn zouden kunnen worden. En trouwens, het is niet per se een antibioticum, misschien ontdekken ze nog wel andere eigenschappen, die net zo goed kunnen bevallen als de milieuvriendelijke methode van dergelijke synthese, aldus de deskundige.

Tot de bacteriën waarop imidazolderivaten werden getest, behoorden gevaarlijke pathogenen die infecties veroorzaken die optreden bij immuundeficiëntie bij patiënten. Bijvoorbeeld bij een HIV-infectie, orgaantransplantatie, bij kinderen met genetische afwijkingen in het immuunsysteem en bij kankerpatiënten die behandeld worden met bepaalde chemotherapeutische medicijnen.

— Het zoeken naar nieuwe en effectievere methoden voor de synthese van imidazolen en hun derivaten is buitengewoon belangrijk, aangezien veel stammen van bestaande micro-organismen resistent worden tegen antibiotica. Dit is bijvoorbeeld belangrijk voor patiënten met ziekenhuisinfecties, benadrukte Albert Rizvanov, hoofd van het excellentiecentrum ‘Gepersonaliseerde Geneeskunde’ aan de Federale Universiteit van Kazan (Wolga-regio) en corresponderend lid van de Academie van Wetenschappen van de Republiek Tatarstan.

De resultaten van het onderzoek, dat werd ondersteund door een subsidie ​​van de Russische Science Foundation, zijn gepubliceerd in het tijdschrift ChemMedChem.