Новости

3 декабря, 2021 12:34

Взорвать патоген

Антибиотики спасли огромное количество жизней на протяжении последних 70 лет. Но их массовое применение приводит к тому, что инфекционные агенты вырабатывают устойчивость к медикаментам.
Источник: Janice Haney Carr / Wikimedia Commons
Эволюция у опасных микроорганизмов протекает очень быстро, и человечество вынуждено изобретать все новые и новые препараты для борьбы с ними. Одним из кандидатов на эту роль являются антимикробные пептиды.

Защищаться от инфекции нужно не только человеку, но и всему живому. Защитные пептиды (короткоцепочечные белки. - Ред.) обнаружили сначала в растениях, а потом в гемолимфе насекомых, человеческих клетках-нейтрофилах и в слизи, покрывающей кожу лягушек. Оказалось, что эти короткие цепочки из аминокислот эффективно уничтожают как бактерии, так и грибы, и вирусы. При этом они эффективно действуют и в отношении штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам.

В Институте химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБиФМ) СО РАН исследовали тонкие механизмы взаимодействия антимикробных пептидов с патогенными микроорганизмами с помощью электронной микроскопии. Это, пожалуй, наиболее точный и доказательный метод в современной биологии и медицине.

- Только в электронный микроскоп можно увидеть своими глазами, что происходит с микробом под воздействием тех или иных веществ. Это убедительное доказательство - примерно, как патологическая анатомия в медицине, то есть окончательное подтверждение диагноза, только на другом уровне, - отмечает руководитель группы электронной микроскопии, главный научный сотрудник ИХБиФМ Елена Рябчикова.


Антимикробный эффект пептидов зависит от их электрического заряда: когда заряд сконцентрирован в одном месте, клетка буквально взрывается.

Ученые проверяли эффективность антимикробных пептидов на двух опасных микроорганизмах - золотистом стафилококке и грибке рода Кандида. Первый давно стал настоящей головной болью врачей, из больничных палат его не вытравишь никакими химикатами. Второй - дрожжеподобный грибок, который раньше вызывал только относительно безобидную молочницу, но эволюционировал так, что сегодня есть штаммы, способные убить человека.

- Уже через минуту инкубации с препаратом пептида мы наблюдали признаки повреждения клеточной стенки и мембраны микроорганизмов и транспорта через мембрану, а потом и гибель микробов, - поясняет доктор биологических наук Елена Рябчикова.

Исследователи проверяли действие синтетических пептидов различного состава, изготовленных кандидатом химических наук Нариманом Амирхановым.

- Антимикробный эффект пептидов существенно зависит от их электрического заряда: когда заряд "размазан" по пептидной цепочке, воздействие было более мягкое, а когда сконцентрирован в одном месте - более жесткое - клетка буквально взрывалась, - продолжает Елена Рябчикова.

Но от фундаментальных исследований до практического применения лекарства - длинный путь.

Уже через минуту инкубации с препаратом пептида ученые наблюдали признаки повреждения клеточной стенки, а потом и гибель микробов

- Работа начинается с того, что нужно показать, что конкретный микроб убивается данным препаратом, подобрать действующую дозу, - поясняет Елена Рябчикова. - В конечном счете, нужно определить безопасность нового препарата для человека, для начала выяснив, выживают ли эукариотические клетки при его воздействии? Эти исследования проводятся на клеточных культурах, но, к сожалению, полученные данные плохо коррелируют с последующими испытаниями на животных.

Чтобы решить эту проблему и не губить зря мышей и крыс (кстати, дорогостоящих) сегодня при доклинических испытаниях используют так называемые сфероиды - трехмерные клеточные модели. Это искусственно выращиваемые маленькие кусочки ткани, например, печеночной, в которых воспроизводится структура внутреннего органа. Данные, полученные в опытах на таких моделях, гораздо лучше коррелируют с тем, что происходит в живых организмах.

Микроорганизмы проявляют настоящие чудеса выживаемости и приспосабливаются к воздействиям. Для успешной борьбы с ними исследователи должны искать новые препараты и, возможно, именно пептиды могут стать одними из самых эффективных.

Пептиды - не единственные кандидаты на то, чтобы стать "золотой пулей" фармакологии будущего. Большой интерес исследователей вызывают малые интерферирующие РНК- молекулы, способные подавлять в клетках синтез того или иного белка. Это открывает широкие возможности для лечения наследственных, онкологических и многих других заболеваний. В клинике уже применяются препараты на их основе для лечения генетически наследуемой полинейропатии. Важной задачей для разработчиков препаратов на основе мРНК является их доставка в клетки-мишени. В ИХБиФМ СО РАН впервые в мире разработана система их доставки на основе наночастиц золота. Исследователи показали эффективность системы на культуре клеток и сфероидах. Работа проводилась при финансовой поддержке Российского научного фонда.

Теги
Медицина
4 августа, 2022
Российские ученые придумали средство от гибели клеток мозга при инсульте
Команда ученых из пяти российских институтов показала, что наночастицы селена размером 100 нанометро...
21 июля, 2022
Биоплёнки на больных кариесом зубах снижают эффективность применения профилактических средств
Довольно широко распространена точка зрения, согласно которой зубы с небольшим кариесом можно...