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Nuove speranze nel trattamento della malaria con derivati del chinoxalina

La ricerca rivela promettenti composti di quinoxalina per combattere la resistenza alla malaria.

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La malaria è una malattia seria causata da parassiti che infettano gli esseri umani, principalmente diffusa tramite le punture di zanzara. Nel 2022, ci sono stati milioni di nuovi casi di malaria e un numero significativo di morti a causa di questa infezione. Il trattamento principale per la malaria è stato un farmaco chiamato artesunato, usato con altri farmaci dal 2005. Tuttavia, la resistenza ai trattamenti con artemisinina ha iniziato a comparire, specialmente nel sud-est asiatico e in alcune parti dell'Africa, rendendo più difficile controllare ed eliminare la malaria.

Per combattere questo problema, gli scienziati stanno cercando nuovi farmaci che funzionino in modo diverso e non portino facilmente a resistenza. Questo implica trovare nuovi bersagli nei parassiti che causano la malaria e sviluppare nuovi trattamenti che possano combattere efficacemente la malattia.

Il Ruolo di Medicines for Malaria Venture

Medicines for Malaria Venture (MMV) sta lavorando per guidare lo sviluppo di nuovi trattamenti per la malaria. Hanno suggerito specifici tipi di farmaci necessari e hanno aiutato a identificare vari candidati per i farmaci che sono nelle prime fasi di test. Un approccio comune nella scoperta di nuovi farmaci per la malaria è lo screening fenotipico. Questo metodo consente ai ricercatori di mescolare diversi stadi del parassita con potenziali farmaci per vedere quali uccidono i parassiti.

Derivati della Quinossalina: Una Nuova Speranza

I derivati della quinossalina sono una classe di composti chimici che hanno mostrato promesse nel trattamento di varie malattie grazie ai loro effetti biologici. È stato scoperto che hanno attività antibatterica, anti-infiammatoria e altri effetti benefici. Studi recenti hanno mostrato che questi composti possiedono anche la capacità di uccidere i parassiti della malaria.

Attraverso lo screening di molti composti chimici, i ricercatori hanno identificato un composto chiamato BQR695, che agisce bloccando un enzima critico nel parassita della malaria. Inoltre, recenti scoperte indicano che i composti di quinossalina hanno meno probabilità di sviluppare resistenza, il che è un grande vantaggio nel trattamento della malaria.

Indagare i Compounds di Quinossalina per il Trattamento della Malaria

I ricercatori stanno ora esaminando i composti di quinossalina che hanno mostrato efficacia contro un altro parassita chiamato Schistosoma. Alcuni di questi composti di quinossalina sono molto potenti contro la malaria, mostrando risultati impressionanti nei test di laboratorio.

Studi ulteriori si sono concentrati su come questi composti agiscono contro i parassiti della malaria. Osservando come i parassiti evolvono quando esposti a questi farmaci, gli scienziati hanno trovato cambiamenti in geni specifici legati alla Resistenza ai farmaci. Questo significa che le mutazioni potrebbero fornire indizi su come questi farmaci uccidono i parassiti e su come i parassiti potrebbero sfuggire agli effetti del farmaco.

Testare i Compounds di Quinossalina Contro la Malaria

Un particolare composto, noto come composto 22, ha mostrato un'ottima efficacia contro due ceppi di malaria nei test di laboratorio. I ricercatori hanno modificato leggermente questo composto per vedere come le modifiche influenzavano la sua capacità di combattere la malaria. Hanno scoperto che alcune modifiche riducevano la sua efficacia, evidenziando l'importanza di strutture chimiche specifiche nel design del farmaco.

Attraverso test aggiuntivi, i ricercatori hanno trovato che altri due derivati del composto 22 erano tra i più potenti contro ceppi di malaria resistenti ai farmaci, suggerendo che questi composti potrebbero essere preziosi nel trattamento della malaria, specialmente in regioni con molti ceppi resistenti.

Generazione di Resistenza in Laboratorio

Per capire meglio come si sviluppa la resistenza nei parassiti della malaria, i ricercatori hanno creato una linea di parassiti che avevano maggiori probabilità di sviluppare mutazioni. Questo ha permesso loro di osservare quanto rapidamente e facilmente i parassiti possano adattarsi a farmaci come i composti di quinossalina.

Durante i loro esperimenti, i ricercatori hanno applicato dosi elevate di composti a questi parassiti. Anche se sono riusciti a creare ceppi resistenti contro uno dei composti di quinossalina, gli altri due composti hanno mostrato pochissima o nessuna resistenza anche dopo ampi test. Questa è una notizia promettente poiché indica che questi composti potrebbero rimanere efficaci nel tempo.

Scoprire i Cambiamenti Genetici Relativi alla Resistenza

Attraverso il sequenziamento dell'intero genoma, i ricercatori sono stati in grado di identificare cambiamenti genetici specifici nei parassiti resistenti. Un gene chiamato PF3D7_1359900 è stato trovato mutato costantemente tra i ceppi resistenti. Questo gene sembra svolgere un ruolo cruciale in come il parassita risponde ai composti di quinossalina.

Con ulteriori studi, i ricercatori hanno confermato che alterare il gene PF3D7_1359900 rende i parassiti più resistenti a questi composti. Questo suggerisce che prendere di mira questo gene nello sviluppo di futuri trattamenti potrebbe essere una strategia chiave.

L'Importanza di PfATP2 nella Resistenza ai Farmaci

In alcuni casi, i ricercatori hanno scoperto che cambiamenti in un altro gene, che aiuta il parassita a gestire i lipidi nelle sue membrane cellulari, contribuivano anche alla resistenza. Questo gene, chiamato PfATP2, è stato spesso trovato in quantità maggiori nei ceppi di parassiti resistenti. Ciò indica che avere più di questa proteina potrebbe aiutare i parassiti a sopravvivere anche in presenza di farmaci.

La capacità di PfATP2 di aiutare il parassita a sfuggire al trattamento lo rende un importante punto focale nella comprensione e nel contrasto della resistenza alla malaria.

Indagare l'Attività Enzimatica di PfQRP1

Mentre PfQRP1 è associato alla resistenza nei composti di quinossalina, non è il bersaglio principale di questi farmaci. I ricercatori hanno scoperto che PfQRP1 ha una struttura che suggerisce che potrebbe agire come un enzima che aiuta il parassita a gestire i farmaci. Le mutazioni in questo gene sembrano influenzare come i parassiti rispondono al trattamento, il che è un'informazione cruciale per il design di farmaci futuri.

Modificando questo gene in ambienti di laboratorio, i ricercatori sono stati in grado di osservare come il cambiamento del gene PfQRP1 influisce sui livelli di resistenza, indicando che gioca un ruolo significativo in come i parassiti si adattano.

Meccanismi Condivisi tra Malaria e Schistosoma

Interessante notare, molti composti di quinossalina che funzionano contro la malaria mostrano anche potenziale contro i parassiti Schistosoma. Questo suggerisce che entrambi i tipi di parassiti potrebbero condividere percorsi biologici simili, portando potenzialmente a nuovi trattamenti che possano colpire entrambe le malattie.

Le intuizioni ottenute dallo studio dei composti di quinossalina e i loro effetti sulla malaria potrebbero fornire informazioni essenziali per lo sviluppo di nuove terapie per Schistosoma, creando opportunità per combattere entrambe le infezioni in modo più efficace.

Conclusione: Direzioni Future nella Ricerca

In generale, la ricerca dimostra che i derivati della quinossalina hanno un potenziale entusiasmante nel trattamento della malaria, in particolare delle ceppi resistenti ai farmaci. I bassi livelli di resistenza osservati nei parassiti esposti a questi composti indicano un futuro promettente per il loro sviluppo.

Continuando a esplorare come funzionano questi farmaci e comprendendo meglio la genetica dietro la resistenza, gli scienziati sperano di creare trattamenti efficaci che possano controllare e infine eliminare la malaria dalle regioni colpite. L'azione duplice di questi composti contro sia la malaria che Schistosoma apre nuove strade per la ricerca e la scoperta di farmaci, potenzialmente rivoluzionando il modo in cui vengono trattate queste malattie.

Mentre gli scienziati continuano a studiare questi composti, potrebbero trovare ulteriori modi per migliorare la loro efficacia e esplorare nuovi bersagli nei parassiti che causano queste malattie. Il futuro del trattamento della malaria appare promettente, con ricerche in corso focalizzate sul superare la resistenza e sviluppare terapie durature.

Fonte originale

Titolo: Quinoxaline-Based Anti-Schistosomal Compounds Have Potent Anti-Malarial Activity

Estratto: The human pathogens Plasmodium and Schistosoma are each responsible for over 200 million infections annually, being particularly problematic in low- and middle-income countries. There is a pressing need for new drug targets for these diseases, driven by emergence of drug-resistance in Plasmodium and the overall dearth of new drug targets for Schistosoma. Here, we explored the opportunity for pathogen-hopping by evaluating a series of quinoxaline-based anti-schistosomal compounds for activity against P. falciparum. We identified compounds with low nanomolar potency against 3D7 and multidrug-resistant strains. Evolution of resistance using a mutator P. falciparum line revealed a low propensity for resistance. Only one of the series, compound 22, yielded resistance mutations, including point mutations in a non-essential putative hydrolase pfqrp1, as well as copy-number amplification of a phospholipid-translocating ATPase, pfatp2, a potential target. Notably, independently generated CRISPR-edited mutants in pfqrp1 also showed resistance to compound 22 and a related analogue. Moreover, previous lines with pfatp2 copy-number variations were similarly less susceptible to challenge with the new compounds. Finally, we examined whether the predicted hydrolase activity of PfQRP1 underlies its mechanism of resistance, showing that both mutation of the putative catalytic triad and a more severe loss of function mutation elicited resistance. Collectively, we describe a compound series with potent activity against two important pathogens and their potential target in P. falciparum.

Autori: Marcus Lee, M. Rawat, G. Padalino, T. Yeo, A. Brancale, D. Fidock, K. Hoffmann

Ultimo aggiornamento: 2024-04-24 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.23.590861

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.23.590861.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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