Srijita Paul Chowdhury (til venstre) og Dr. Benu Brata Das fra IACS. | Fotokredit: Særlig begivenhed
Eksperimentelt arbejde udført på mus har vist, at et nyt quinolinderivat er effektivt til kraftigt at reducere belastningen af Leishmania donovani i både milten og leveren hos laboratoriedyrkede mus. Højdepunktet i arbejdet udført af forskere ved den Kolkata-baserede Indian Association for the Cultivation of Science (IACS) er quinolinderivaternes potentiale til at behandle lægemiddelresistent leishmaniasis, også kaldet kala-azar (sort feber).
Værket blev udgivet for nylig i Journal of Medicinal Chemistry.
DNA arkitektur
Quinolinderivatet er en potent hæmmer af et enzym kaldet topoisomerase 1 (LdTop1), som er afgørende for vedligeholdelse af DNA-arkitekturen i parasitterne; dette enzym er forskelligt fra det, der findes hos mennesker. Forgiftning af LdTop1 giver et betydeligt niveau af cytotoksicitet til både Leishmania parasitter fundet i tarm af sandfluevektorer (promastigotes) såvel som den form, der findes i de inficerede mennesker (amastigotes) af både vildtypen og de antimon-resistente isolater uden at inducere nogen dødelighed for humane og muse værtsceller.
Kala-azar er en vektorbåren (sandflue) forsømt tropisk sygdom forårsaget af de protozoiske parasitter af slægten leishmania, der rammer verdens fattigste befolkninger i over 90 lande i hele Asien, Afrika, Mellemøsten og Central- og Sydamerika. Aktuelle årlige estimater af kala-azar er omkring 1.00.000, med mere end 95% af tilfældene rapporteret til Verdenssundhedsorganisationen (WHO) fra Indien og andre tropiske lande, vigtigst af alt infektion med HIV, som fører til en immunkompromitteret tilstand .
De fire stater, der er endemiske for kala-azar i Indien, er: Bihar (33 distrikter), Jharkhand (4 distrikter), Vestbengalen (11 distrikter) og Uttar Pradesh (seks distrikter). At overvinde lægemiddelresistens ved klinisk leishmaniasis er en alvorlig udfordring i landdistrikterne i Indien. De nuværende behandlingsregimer mod kala-azar bruger formuleringer, der er giftige og inducerer høje niveauer af lægemiddelresistens.
“Da enzymet er essentielt for parasitreplikation og transkription fra DNA til RNA, fører hæmning af dets aktivitet til DNA-torsionsbelastning, nedbrydning af DNA’et og i sidste ende parasitisk celledød,” siger Dr. Benu Brata Das, professor ved School of Biological Sciences, IACS, og den tilsvarende forfatter til papiret. “Værtens humane modstykke enzym er ikke følsomt over for de udvalgte antileishmanial-quinolin-derivater og tolereres godt i mus og pattedyrscellelinjer testet i vores laboratorium. Dette lover minimale bivirkninger hos patienter.”
Antileishmanisk aktivitet
Den nye inhibitor rettet mod leishmania-parasitterne blev identificeret ved at screene dem mod rekombinant Leishmania topoisomerase 1-enzym. Molekylerne blev syntetiseret af prof. Anil Kumar og hans gruppe fra Institut for Kemi, Birla Institut for Teknologi og Videnskab, Pilani. I alt blev 21 derivater fremstillet og evalueret for deres antileishmaniale aktivitet, og et af dem viste sig at være effektivt.
Derivatet viste sig at generere vedvarende og mindre reversible DNA-brud sammenlignet med camptothecin-hæmmeren (opdaget i 1966), selv efter at den nye inhibitor identificeret af det IACS-ledede team blev fjernet fra dyrkningsmediet, hvilket førte til øget parasitdrab.
Srijita Paul Chowdhuri fra IACS og den første forfatter af papiret siger: “Vi har udviklet en musemodel af kala-azar ved at inficere musene med både antimon-resistente og antimon-følsomme Leishmania donovani parasitter in vivo og har vist, at vores forbindelse har større effektivitet til at fjerne de antimonresistente parasitter, der findes i milten, leveren og blodet fra inficerede mus.”
Prof. Das forklarer, at den nye inhibitor ikke kun fjerner parasitbyrden fra de inficerede mus, men også giver en værts beskyttende immunrespons. Sidstnævnte effekt opnås ved at opregulere Th1-cytokinerne, hvilket letter parasitclearance. “Opreguleringen af cytokinerne kan udnyttes til behandling af lægemiddelresistent leishmaniasis,” siger han. Hæmmerens evne til at behandle lægemiddelresistente leishmaniasis blev målt ved at analysere cytokinprofilen af parasit-inficerede mus før og efter behandling.
Prof. Das tilføjer: “Vores laboratoriedata bringer nyt potentiale for kliniske forsøg med quinolinderivatet i humane værter inficeret med lægemiddelresistente leishmaniasis i landdistrikterne endemiske områder uden at inducere cytotoksiske bivirkninger, der almindeligvis ses med aktuelt tilgængelige lægemidler.”
“Tilsammen giver vi overbevisende beviser på, at det nye derivat er en lovende anti-leishmaniasis lægemiddelkandidat til at overvinde de nye tilfælde af multidrug resistens og terapeutiske fejl,” skriver de. De tilføjer, at yderligere undersøgelser er nødvendige for at teste, om det nye derivat udvikler resistens over for anti-leishmaniasis-terapi ved at generere punktmutationer. Der er også behov for yderligere undersøgelser for at teste lægemiddelresistenspotentialet, før der udføres kliniske forsøg på mennesker, bemærker de.