Isokinoliinialkaloidien potentiaali antibakteeriaalisina aineina

Abstract

Antibioottiresistentit bakteerikannat ovat aiheuttaneet globaalin terveydenhuoltokriisin. Muun muassa Staphylococcus aureus on kehittänyt resistenssin metisilliiniä ja lähes kaikkia muita β-laktaamiantibiootteja kohtaan. Tähän ongelmaan yritetään jatkuvasti löytää uusia ratkaisuja, kun lääkekäytössä olevat antibiootit menettävät tehoansa. Luonnonyhdisteistä on löydetty kautta aikojen hoitokeinoja erilaisiin infektioihin ja sairauksiin, mistä syystä niistä on viime vuosikymmenten aikana yritetty etsiä vaihtoehtoisia ratkaisuja antibioottiresistenssiongelmaan. Tässä tutkielmassa keskitytään erityisesti isokinoliinialkaloideihin, jotka ovat kasveissa tuotettuihin erikoistuneisiin metaboliitteihin kuuluvia alkaloideja.

Isokinoliinialkaloidit ovat toistaiseksi vähän tutkittu, mutta rakenteellisesti erittäin monimuotoinen yhdisteryhmä. Niiden perusrakenteena toimii isokinoliinirunko, joka koostuu bentseeni- ja pyridiinirenkaasta. Yhdisteet voidaan jakaa rakenteen sekä biosynteesireitin perusteella neljään pääryhmään ja niistä edelleen useisiin alaryhmiin. Isokinoliinialkaloidien erilaiset rakenteelliset piirteet ja funktionaaliset ryhmät mahdollistavat yhdisteiden antibakteeriset ominaisuudet. Rakenteet tuovat isokinoliinialkaloideille useita vaikutusmekanismeja, joilla ne pystyvät häiritsemään tai jopa estämään bakteerisolujen kasvua. Ne voivat esimerkiksi estää bakteerin proteiinien synteesiä, jolloin bakteerin kasvu pysähtyy.

Isokinoliinialkaloidien antibakteerista potentiaalia muun muassa MRSA-bakteerikantoja vastaan on tutkittu pienimmän kasvua estävän konsentraation eli MIC-arvon perusteella. Niiden avulla saadaan kokonaiskuva isokinoliinialkaloidien potentiaalista antibakteerisina aineina. Erilaisten kemiallisten rakenteiden on havaittu muuttavan MIC-arvoa, minkä avulla on voitu päätellä isokinoliinialkaloidien antibakteerisesti merkittäviä rakenneosia. Isokinoliinialkaloidien tutkimuksissa, tutkimusmenetelmissä ja itse yhdisteissä on havaittu myös haasteita, jotka hidastavat yhdisteiden etenemistä lääkekehityksen pariin. Osalle haasteista on kuitenkin jo esitetty mahdollisia ratkaisuja, kuten kemiallinen synteesi, entsyymien muokkaus katalyyttien parantamiseksi ja mikrobisolutehtaiden kehittäminen.