Klasik Antibiyotiklerin Altın/Gümüş Bimetalik Nanoparçacık Glukokonjugatlar İle Taşınması Ve Bakteriyel Direnç Gelişiminin Takip Edilmesi: Model Bir Çalışma Olarak E.Coli K12 Nin Kullanılması

Abstract

Bakteri temelli enfeksiyonların engellenmesi ve tedavi edilmesinde başvurulan temel yol olarak antibiyotikler öne çıkmaktadır. Bakterilerin direnç geliştirebilmeleri antibiyotikleri etkisiz hale getirmektedir. Bu problemin üstesinden gelebilmek için uygulanan yol dozun artırılması veya yeni ve daha etkin antibiyotiklerin üretilme denenmektedir. Diğer önemli bir durum ise antibiyotiklerin yüksek dozda kullanımı böbrek ve karaciğer sorunları oluşturmaktayken yeni antibiyotiklerin sentezi ve kullanıma hazır hale getirilmesi oldukça maliyetli ve uzun süreçlidir. Tüm bu olumsuzluklardan kurtulmak için klasik antibiyotiklerin nanoyapılar ile taşınması yaklaşımları öne çıkmaktadır. Nanoparçacık temelli antibiyotikler (i) doğrudan yüzey fonksiyonlaştırmasına tabi olmadan veya (ii) yüzeyin biyofonksiyonel bir yapı ile düzenlenmesi şeklinde kullanılmaktadır. Bunlara ek olarak nanoparçacıklar ile (iii) klasik antibiyotiklerin birlikte kullanımıyla sinerjistik etki oluşturma yoluyla direnç kazanmış bakterilerin etkisizleştirilmesi hedeflenmektedir. Önerilen bu çalışmada hedef bakteriye spesifik ve tek adımda sentezi gerçekleştirilecek altın/gümüş bimetalik-nanoyapı glukokonjugatlar klasik antibiyotikler ile modifiye edilecektir. Karbohidrat temelli antibiyotikler uzun süredir çalışma konusudur ve lisanslaştırılmış formları mevcuttur. Karbohidratların antimikrobiyal ajan olarak kullanılabilmeleri onların lektinler ile spesifik etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır. Lektinler hem bakterilerin yüzeyinde hemde hücre içerisinde bulunmaktadır. Yüzey lektinleri endositoz, hücre-hücre ilişkisinin düzenlenmesi ve reseptör görevi görmektedirler. Buna karşın hücre içi lektinleri ise bakteri metabolizmasında etkilidir. Karbohidrat temelli ilaçlara ek olarak, klasik antibiyotiklerin taşınmasında taşıyıcı yüzeylerin şekerler ile modifiye edilmesi öne çıkan yaklaşımlardan birisidir. Bununla birlikte önerilen çalışma ise daha önce başvurulan bir yöntem değildir; tek adımda Escherichia coli bakterisi üzerinde bulunan mannoz bağlayıcı Fim H lektini hedeflenerek klasik antibiyotiklerden olan kolistin sülfat taşındığı bir çalışma mevcut değildir. Önerilen bu çalışmada indirgeyici aminleme metoduyla sentezlenmiş şeker türevleri (şeker ligantı olarak adlandırılabilirler) altın-gümüş bimetalik-nanoparçacıkları (Au/Ag_NPları) üretilecektir ve bu şekilde tek adımda glikonanokonjugatlar elde edilecektir. Karbohidrat türevleri ile fonksiyonlaştırılmış Au/Ag_NPları (Au/Ag_NP-GK) olarak adlandırılmaktadır. Au/Ag_NP-GKlar kolistin sülfat ile aktifleştirilerek Au/Ag_NP-Antibiyotik (Au/Ag_NP-GK-A) formları elde edilerek E.coli’ye uygulanacaktır. E.coli de bulunan FimH lektinine spesifik mannoz türevlerinin belirtilen antibiyotikler ile etkinleştirilmesiyle antibiyotik direncine sahip olan E.coli nin ilaç direncinin aşılması hedeflenmektedir. Minimum inhibisyon derişimi (MIC) ve minumum bakteri öldürme derişimi (MBC) çalışmaları yapılarak elde edilecek en etkin Au/Ag_NP-GK-A için antibiyotik gelişim direnç testleri gerçekleştirilecektir. Başarılı Au/Ag_NP-A formlarının seçimliliği gram (-) bakteri S.marcescens gram (+) bakteri S.epidermidis ile yapılacak olan MIC ve MBC değerlerinin belirlenmesi üzerinden gerçekleştirilecektir. Çalışma, yürütücü İdris Yazgan’ın kontrolünde YL öğrencisi Şeymanur Aktaş ve lisans öğrencileri Zehra Taşdelen, Şevval Güney, Ardanur Küçük ve Sedanur Sel tarafından gerçekleştirilecektir. Elde edilecek sonuçlar çoklu ilaç direncine sahip bakteriler üzerine yapılan antibiyotik geliştirme çalışmalarına katkı sağlaycaktır. Başarı ile devam eden çalışmalar ile elde edilecek sonuçlar akademik değeri yüksek dergilerde yayınlanma fırsatı sağlayacak ve Kastamonu Üniversitesinin temsil edileceği şekilde konferanslarda sunulacaktır. Önemli çıktılardan birisi, belkide en önemlisi, ise projenin desteklenmesi ile üniversitemizde ve ülkemizde bu alanda araştırma yapan yeni araştırmacıların yetişmesine katkı sağlayacaktır.