«Наше исследование добавляет веса идее о том, что эффективные противогрибковые препараты могут воздействовать даже на те митохондриальные белки, которые являются высококонсервативными в организме человека и грибов, и что это может быть способом создания комбинированной противогрибковой терапии широкого спектра действия, которая была бы менее подвержена устойчивости, "- говорит Бенджамин Винсент, бывший аспирант лаборатории Сьюзан Линдквист, который работает в Уайтхеде, а сейчас работает ученым в Yumanity Therapeutics.Грибки вызывают неприятную сыпь от подгузников, молочницу во рту, микоз и вагинальные дрожжевые инфекции, но они также несут ответственность за опасные для жизни инфекции у людей с ослабленным иммунитетом, в том числе у пациентов, получающих трансплантаты, людей с ВИЧ / СПИДом, больных раком и пожилых людей.
Смертность от тяжелых инвазивных грибковых инфекций составляет 30-50%, и ежегодно в мире умирает около 1,5 миллиона человек.Врачи полагаются на три основных класса лекарств — азолы (например, флуконазол), эхинокандины и амфотерицин — для лечения этих тяжелых инфекций, но часто с ограниченным успехом. Многие штаммы патогенных дрожжей, такие как Candida albicans (C. albicans), могут развить устойчивость к этим препаратам. Хотя комбинированная терапия является мощным методом борьбы с лекарственной устойчивостью бактерий, противогрибковые препараты часто плохо работают при использовании в комбинации из-за их сложной фармакологии и антагонистических противогрибковых механизмов.
При индивидуальном применении современные противогрибковые препараты могут обладать значительной токсичностью, которая заметно усиливается при использовании комбинации препаратов.«Фармацевтические компании отказываются от разработки противогрибковых средств», — говорит Линдквист, который также является исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза и профессором биологии Массачусетского технологического института. «Грибы гораздо больше похожи на нас, чем бактерии, поэтому трудно найти агентов, которые атакуют их, но не нас».Чтобы определить новые потенциальные противогрибковые средства, которые можно комбинировать с флуконазолом, группа ученых Уайтхеда и Массачусетского технологического института провела скрининг 300 000 соединений, выбрав одно с наиболее очевидным потенциалом — Inz-1 — для дальнейшего изучения.
Их работа описана в Интернете на этой неделе в журнале Cell Chemical Biology.Inz-1 подавляет рост C. albicans в среде, в которой отсутствует глюкоза, но только частично ухудшает рост, когда присутствует глюкоза, что указывает на то, что Inz-1 нарушает функцию митохондрий.
Действительно, исследователи определили, что Inz-1 нацелен на белок цитохрома B, необходимый для выработки митохондриями АТФ. Затем авторы работали с химиком-синтетиком Жаном-Батистом Ланглуа в лаборатории Стивена Бухвальда на химическом факультете Массачусетского технологического института, чтобы многократно синтезировать и протестировать аналоги Inz-1 для улучшения его свойств. Эта работа привела к созданию Inz-5, который продемонстрировал значительно улучшенную эффективность и селективность в отношении грибкового цитохрома B. Хотя цитохром B высоко консервативен у людей и многих патогенных грибов, включая Cryptococcus neoformans, Aspergillus fumigatus и Rhizopus oryzae, Inz-5 использует важные различия. в аминокислотной последовательности белка, что обеспечивает селективность в отношении грибов.Поскольку соединение метаболизируется слишком быстро для исследования на мышах, команда имитировала его эффекты, выбив цитохром B у C. albicans и заразив мышей этим мутантным штаммом.
В целом, штамм с нокаутом цитохрома B гораздо менее вирулентен, и мыши, инфицированные им, выживают намного дольше, чем мыши с штаммом дикого типа. Любопытно, что мутантные дрожжи вызывают больше инфекций в головном мозге и центральной нервной системе, чем неизмененные C. albicans.
Лечение флуконазолом эффективно устраняет инфекцию, вызванную этим мутантом, что указывает на то, что комбинированная противогрибковая терапия может быть очень эффективной, когда один из агентов нацелен на митохондриальное дыхание.Воздействие на цитохром B не только отключает вирулентность C. albicans, но и измененная функция митохондрий гриба означает, что дрожжи неспособны адаптироваться к лишенным питательных веществ условиям, присутствующим в организме хозяина, особенно внутри макрофагов.
Вместо того, чтобы пробиваться сквозь макрофаг, который поглотил их, дрожжи остаются в ловушке и теряют свою борьбу с иммунной системой.Хотя терапевтические возможности Inz-1 ограничены его низкой стабильностью у животных, это соединение доказывает, что консервативные клеточные процессы могут быть жизнеспособными мишенями для селективной противогрибковой терапии и могут служить мишенями для эффективной комбинированной противогрибковой терапии.