Людський організм виробляє безліч пептидів, які допомагають імунній системі протистояти атакам патогенів. І, як виявилося, серед них є кандидати на роль потужних протимікробних препаратів.
У ході нової роботи дослідники з Массачусетського технологічного інституту спільно з італійськими колегами шукали сполуки, які можуть послужити основою для антибіотиків нового покоління, які переможуть супербактерії. Нагадаємо, що багато існуючих препаратів втрачають ефективність: мікроорганізми вже виробили стійкість до більшості з них.
Попередні роботи показують, що в пошуку нової зброї варто звертатися до природи. Ефективні сполуки, наприклад, були виявлені в молоці качкодзьоба, в залозах гримучих змій і в тютюні.
Але не тільки організми тварин і рослин відбивають атаки величезної кількості хвороботворних бактерій. Людський організм також переживає постійні набіги патогенів, і немає нічого дивного в тому, що цей “будинок” виробив свою систему захисту від загроз.
Фахівці зосередилися на шлунково-кишковому тракті, оскільки його бактеріальний склад – найбільш різноманітний і багаточисленний. Команда шукала сполуки, які залучені до захисних механізмів. Найчастіше цю роль беруть на себе травні ферменти і пептиди. Хоча багато з них недостатньо сильні, щоб використовуватися в якості антибіотиків, вони можуть дати дослідникам підказку і вказати, які “налаштування” потрібні для нових ліків.
- Названо мінімальна кількість кроків, щоб знизити ризик смерті. Вона набагато менше 10 000
- Як запускається процес “омолодження” мозку при заняттях спортом
- Робота в офісі може завчасно звести в могилу
- “Гени сили” можуть захищати від хвороб і сприяти довголіттю
“Ці пептиди дійсно є відмінним шаблоном для інженерії. Ідея полягає в тому, щоб використовувати синтетичну біологію і модифікувати їх далі, зробити більш потужними”, — пояснює один з провідних авторів нової роботи Сесар де ла Фуентьє-Нуньєс (Cesar de la Fuente-Nunez).
Разом з колегами він виявив майже дві тисячі перспективних сполук. Потім їх перевірили за допомогою спеціального алгоритму, який виявляє схожість з вже відомими протимікробними пептидами.
“Це метод інтелектуального аналізу даних, що дозволяє легко знаходити пептиди, які раніше не були вивчені. У нас є моделі, які, як ми знаємо, зв’язані з класичними антимікробними пептидами, і пошукова система через базу даних знаходить зразки, схожі на ті, які вбивають бактерії”, — розповідає дослідник.
Програма допомогла відібрати 800 відповідних пептидів, і фахівці вже роблять ставку на один з них. Це з’єднання під назвою пепсиноген. Він виробляється в шлунку і бере участь у перетравлюванні їжі.
Деякі фрагменти цього пептиду, які є побічним продуктом процесу травлення, алгоритм позначив як “потенційно антимікробні”. Їх функція раніше не була вивчена, тому у експертів з’явився новий напрямок для роботи.
Щоб перевірити, наскільки дієвими можуть бути вказані фрагменти пепсиногену, дослідники провели лабораторні тести в чашці Петрі. Вони використовували кілька “різнопрофільних” патогенів – сальмонелу, кишкову та синьогнійну палички.
Виявилося, що пептид ефективно знищує ці бактерії не тільки в кислому середовищі (як у шлунку), але і при нейтральному рівні кислотності.
Тести на мишах показали, що фрагменти пепсиногену здатні знищувати шкірні інфекції, що спричиняються синьогнійною паличкою.
На наступному етапі роботи ученим належить з’ясувати механізм дії пептиду і знайти спосіб зробити його ще більш потужним. Крім того, вони продовжать перевіряти інші сполуки, вибрані алгоритмом.
Наукова стаття за підсумками поточної роботи була опублікована у виданні ACS Synthetic Biology.