Поки біологи та хіміки прагнуть розробити нові антибіотики для боротьби з бактеріями, що постійно мутують, які за прогнозами, будуть причиною смерті 10 мільйонів людей до 2050 року, інженери підходять до проблеми з іншого погляду: знаходять природні антибіотики в геномі людини.
Стійкі до антибіотиків бактерії можуть стати серйозною загрозою здоров’ю протягом найближчих десятиліть, але тепер з’ясовується, що нові антибіотики могли бути всередині нас весь цей час. Дослідники з Університету Пенсільванії використали алгоритм “пошуку”, щоб знайти десятки потенційних антимікробних пептидів у людському організмі.
У міру того, як бактерії, що постійно розвиваються, виробляють стійкість до наших ліків, раніше виліковні інфекції знову стають небезпечними – за прогнозами, до 2050 року ці “супербактерії” можуть стати причиною 10 мільйонів смертей на рік. Оскільки наша остання лінія оборони вже почала давати збої, вчені шукають нові ліки в найрізноманітніших місцях, включаючи зелений чай, тютюнові квіти, грудне молоко людини, отруту гримучої змії, шкіру жаби, гриби і навіть молоко качконоса.
У новому дослідженні вчені шукали нові антимікробні пептиди (AMPs) в людському організмі. Подібно до пошукової функції для знаходження конкретних слів або фраз у документі, вони використовували алгоритм для пошуку пептидів з антимікробними властивостями в протеомі людини – повній бібліотеці білків, що кодуються геномом людини.
Команда почала зі сканування протеома у пошуках пептидів з характеристиками, загальними для всіх антимікробних пептидів, а саме: мають довжину від 8 до 50 амінокислот, позитивний заряд і містять гідрофобні, так і гідрофільні частини. В результаті пошуку було знайдено 2603 збіги, і, що цікаво, вони не мали жодного зв’язку з імунною системою людини, що дозволило команді назвати їх “закодованими пептидами“.
Потім дослідники відібрали 55 таких пептидів і перевірили їх ефективність проти восьми патогенних бактерій, включаючи E. coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa та Staphylococcus aureus. Інфекції, викликані цими бактеріями, часто “живуть” в лікарнях і є дуже небезпечними та важковиліковними.
Вчений з Пенсільванії Сезар де ла Фуенте також придумав і розробив електрохімічний тест для діагностики коронавірусу.
“Ми виявили, що 63,6 відсотка із цих 55 закодованих пептидів виявили протимікробну активність”, – говорить Сезар де ла Фуенте, провідний науковий співробітник дослідження. “Цікаво, що ці пептиди не тільки боролися з інфекцією, викликаною одними з найшкідливіших бактерій у світі, але й впливали на корисні для нас мікроорганізми, що мешкають у кишечнику та на шкірі. Ми припускаємо, що це може вказувати на модулюючу роль мікробіоти, яку також можуть мати ці пептиди”
AMPs працювали ще краще, коли їх поєднували з іншими пептидами з того ж сегменту організму, при цьому їхня антимікробна ефективність збільшувалася в 100 разів. У ході випробувань на мишах команда виявила, що нові AMP діють так само успішно, як і існуючі антибіотики, не викликаючи ніяких видимих ознак токсичності. Під час наступної серії тестів перевірялося, чи зможуть ці закодовані пептиди вплинути на розвиток стійкості бактерій. І тут результати також виглядають багатообіцяючими.
“Ми з’ясували, що ці закодовані пептиди атакують бактерії, проникаючи через їхні зовнішні мембрани, які є невід’ємним елементом виживання”, – каже де ла Фуенте. “Такий руйнівний вплив на мембрану зажадав би великої кількості енергії та кількох поколінь мутацій для створення стійкості у бактерій, що вказує на те, що ці нещодавно відкриті пептиди є хорошими кандидатами в ефективні антибіотики.”
Вчені кажуть, що це дослідження не тільки може призвести до створення нових природних антибіотиків для боротьби зі зростаючою загрозою супербактерій, але й методика їхнього пошуку може допомогти виявити приховані терапевтичні молекули для лікування інших хвороб та патологій.
* Антимікробні пептиди (AMPs) – молекули, що складаються з 8 -50 амінокислотних залишків, що мають антимікробну активність, що є ключовим компонентом систем імунного захисту організмів. (Вікіпедія)
