nuove strategie per sviluppare antibiotici per il trattamento delle infezioni da P. aeruginosa e Leishmania spp.

The current available therapy against Pseudomonas aeruginosa and Leishmania spp infections for the well-known diseases such as cystic fibrosis and leishmaniasis (cutaneous, mucocutaneous and visceral) is far from satisfactory. It has been reported that established infections caused by P. aeruginosa are notoriously difficult to treat because this bacteria is usually resistant to many broad-spectrum antibiotics commonly used in hospitals and it may also acquire resistance to these drugs. Furthermore, a similar situation has been reported for leishmaniasis a complex of diseases caused by the protozoan parasite Leishmania spp in humans and dogs. In fact only a limited number of expensive drugs are available for the treatment of this disease and resistance to them is still increasing day by day in endemic regions. It is also well-known that antimicrobial peptides can play a very important role in host defense against these multi-drug resistant pathogens. Hence, the aim of this six months project carried out at the Department of Chemistry Laboratories Durham University (UK) is firstly to find a synthetic peptide able to target the protein-protein interaction of an essential P. aeruginosa protein known as PA-Fur, and secondly to create a group of new anti-leishmanial synthetic peptides derived from natural AMPs (or antimicrobial peptides). To satisfy the targets of this double project a number of synthetic peptides were manufactured following a structure-based rational design and a selection of peptides from libraries with varying sequence composition were also synthesised. Synthetic peptides of this kind, with broad range activity and which might be produced industrially by chemical synthesis, have attracted the interest of many pharmaceutical companies as a possible new generation of antibiotics able to kill highly resistant pathogens. At present they have a realistic potential for overcoming the growing problems of antibiotic resistance.

Introduzione Le infezioni causate da Pseudomonas aeruginosa sono notoriamente difficili da trattare perché questo batterio è solitamente resistente alla maggioranza degli antibiotici a largo spettro comunemente usati negli ospedali1; inoltre una situazione molto simile è stata segnalata per la leishmaniosi, un complesso di malattie causate dal protozoo parassita Leishmania spp negli esseri umani e cani2. E' stato dimostrato che i peptidi antimicrobici (AMPs) possono svolgere un ruolo molto importante nella difesa dell'ospite contro questi agenti patogeni multi resistenti.1,2 Scopo della tesi Lo scopo di questo progetto di ricerca, svolto alla Durham University (Chemistry Department) è stato quello di trovare un peptide sintetico in grado di colpire e disattivare le interazioni protein-protein di una proteina essenziale dello P. aeruginosa conosciuta come PA-Fur (molto importante per la patogenicità del batterio), e di sintetizzare un gruppo di nuovi peptidi anti-leishmaniosi (oltre che antibatterici) derivato dagli AMPs naturali. Discussione dei risultati Per soddisfare gli obiettivi del progetto, un buon numero di peptidi sintetici è stato prodotto utilizzando la tecnologia Fmoc-solid Phase Peptide Synthesis sia in base alla progettazione razionale (studiando il cristallo della proteina) sia in base ad una selezione di peptidi naturali, con varia composizione e sequenza, contenuta nelle Librerie Peptidiche Internazionali. Tutti questi peptidi sono stati analizzati chimicamente, con la tecnologia MS Autoflex TOF/TOF presso la Durham University, e anche biologicamente in collaborazione con EMBL di Amburgo (Germania) e la Oxford University (Regno Unito). Una coppia di peptidi chiamati Decoralin ha dato dei risultati eccellenti, infatti dai test condotti è emerso che sono delle molecole antibatteriche potentissime specialmente contro ceppi multi resistenti di P. aeruginosa e totalmente non tossiche per la salute umana, proprio per queste caratteristiche ed anche per la loro significativa attività antibatterica ad ampio spettro, sia contro Gram+ che Gram-, questo lavoro sarà presto pubblicato. Conclusioni Peptidi sintetici di questo genere, con ampia gamma di attività e con la concreta possibilità di essere prodotti industrialmente per sintesi chimica (e a costi contenuti), hanno attirato l'interesse di molte aziende farmaceutiche come una possibile nuova generazione di antibiotici in grado di essere attivi nei confronti di agenti patogeni ad alta resistenza. Attualmente offrono una realistica opportunità per superare i crescenti problemi di resistenza agli antibiotici.