Чтобы помочь восстановить арсенал против инфекционных заболеваний, многие ученые обращаются к естественным белкам, известным как антимикробные пептиды, которые могут убивать не только бактерии, но и другие микробы, такие как вирусы и грибы. Команда исследователей из Массачусетского технологического института, Университета Бразилиа и Университета Британской Колумбии разработала антимикробный пептид, который может уничтожать многие типы бактерий, в том числе те, которые устойчивы к большинству антибиотиков.«Одна из наших основных целей — найти решения для борьбы с устойчивостью к антибиотикам, — говорит постдок Массачусетского технологического института Сезар де ла Фуэнте. «Этот пептид интересен в том смысле, что он обеспечивает новую альтернативу для лечения этих инфекций, которые, по прогнозам, убивают больше людей ежегодно, чем любая другая причина смерти в нашем обществе, включая рак».Де ла Фуэнте является автором-корреспондентом нового исследования и одним из его ведущих авторов вместе с Осмаром Сильвой, доктором Университета Бразилиа, и Эваном Хейни, доктором Университета Британской Колумбии.
Тимоти Лу, доцент кафедры электротехники, информатики и биологической инженерии Массачусетского технологического института, также является автором статьи, которая опубликована в выпуске журнала Scientific Reports от 2 ноября.Улучшение природыПротивомикробные пептиды, вырабатываемые всеми живыми организмами как часть их иммунной защиты, убивают микробы несколькими способами.
Во-первых, они проделывают дыры в клеточных мембранах захватчиков. Попав внутрь, они могут разрушить несколько клеточных мишеней, включая ДНК, РНК и белки.
Эти пептиды также обладают еще одной важной способностью, которая отличает их от традиционных антибиотиков: они могут задействовать иммунную систему хозяина, вызывая клетки, называемые лейкоцитами, которые выделяют химические вещества, которые помогают убить вторгшихся микробов.Ученые несколько лет пытались адаптировать эти пептиды в качестве альтернативы антибиотикам, поскольку бактерии становятся устойчивыми к существующим лекарствам.
Встречающиеся в природе пептиды могут состоять из 20 различных аминокислот, поэтому существует множество возможных вариантов их последовательностей.«Вы можете адаптировать их последовательности таким образом, чтобы вы могли настраивать их для определенных функций», — говорит де ла Фуэнте. «У нас есть вычислительные мощности, чтобы попытаться создать терапевтические препараты, которые смогут попасть в клинику и оказать влияние на общество».В этом исследовании исследователи начали с встречающегося в природе антимикробного пептида под названием клаванин-А, который первоначально был выделен из морского животного, известного как оболочка. Первоначальная форма пептида убивает многие виды бактерий, но исследователи решили попробовать разработать его, чтобы сделать его еще более эффективным.
Противомикробные пептиды имеют положительно заряженный участок, который позволяет им проникать через мембраны бактериальных клеток, и гидрофобный участок, который позволяет взаимодействовать с мембранами и перемещаться в них. Исследователи решили добавить последовательность из пяти аминокислот, которая сделает пептиды еще более гидрофобными, в надежде, что это улучшит их убивающую способность.Этот новый пептид, который они назвали клаванин-МО, был очень эффективным против многих бактериальных штаммов. В ходе испытаний на мышах исследователи обнаружили, что он может убивать штаммы кишечной палочки и золотистого стафилококка, устойчивые к большинству антибиотиков.
Подавление сепсисаЕще одно ключевое преимущество этих пептидов заключается в том, что, хотя они привлекают иммунные клетки для борьбы с инфекцией, они также подавляют сверхактивный воспалительный ответ, который может вызвать сепсис, состояние, угрожающее жизни.«В этой единственной молекуле есть синтетический пептид, который может убивать микробы — как чувствительные, так и устойчивые к лекарствам — и в то же время действовать как противовоспалительный медиатор и повышать защитный иммунитет», — говорит де ла Фуэнте.Исследователи также обнаружили, что эти пептиды могут разрушать определенные биопленки, которые представляют собой тонкие слои бактериальных клеток, которые образуются на поверхности.
Это увеличивает возможность их использования для лечения инфекций, вызванных биопленками, таких как инфекции Pseudomonas aeruginosa, которые часто поражают легкие пациентов с муковисцидозом. Или они могут быть встроены в поверхности, такие как столешницы, чтобы сделать их устойчивыми к росту микробов.Другие возможные применения этих пептидов включают противомикробные покрытия для катетеров или мази, которые можно использовать для лечения кожных инфекций, вызванных Staphylococcus aureus или другими бактериями.Если эти пептиды будут разработаны для терапевтического использования, исследователи ожидают, что их можно будет использовать либо в автономной терапии, либо вместе с традиционными антибиотиками, что затруднит развитие у бактерий лекарственной устойчивости.
В настоящее время исследователи изучают, что делает созданные пептиды более эффективными, чем встречающиеся в природе, в надежде сделать их еще лучше.