Organizm ludzki wytwarza wiele peptydów, które pomagają układowi odpornościowemu przeciwdziałać atakom patogenów. I jak się okazało, są wśród nich kandydaci do roli silnych leków przeciwdrobnoustrojowych.
W ramach nowej pracy naukowcy z Massachusetts Institute of Technology wraz z włoskimi kolegami poszukiwali związków, które mogłyby posłużyć jako podstawa dla nowej generacji antybiotyków, które pokonają superbakterie. Przypomnijmy, że wiele istniejących leków traci swoją siłę: mikroorganizmy już uodporniły się na większość z nich.
Z dotychczasowych prac wynika, że warto szukać nowej broni w naturze. Skuteczne związki znaleziono na przykład w mleku dziobaka, w gruczołach grzechotników i tytoniu.
Ale nie tylko organizmy zwierząt i roślin odzwierciedlają ataki ogromnej liczby patogennych bakterii. Organizm ludzki również doświadcza ciągłych ataków patogenów i nie dziwi fakt, że ten „dom” opracował własny system obrony przed zagrożeniami.
Specjaliści skupili się na przewodzie pokarmowym, ponieważ jego skład bakteryjny jest najbardziej zróżnicowany i liczny. Zespół szukał związków zaangażowanych w mechanizmy obronne. Najczęściej tę rolę pełnią enzymy trawienne i peptydy. Chociaż wiele z nich nie jest wystarczająco silnych, aby można je było stosować jako antybiotyki, mogą one dostarczyć badaczom wskazówek i wskazać, jakie „poprawki” są potrzebne w przypadku nowych leków.
„Te peptydy są naprawdę świetnym szablonem do inżynierii. Chodzi o to, aby wykorzystać biologię syntetyczną i dalej je modyfikować, aby były silniejsze”- wyjaśnia jeden z czołowych autorów nowej pracy, Cesar de la Fuente-Nunez (Cesar de la Fuente-Nunez).
Wraz z kolegami odkrył prawie dwa tysiące obiecujących związków. Następnie zostały przetestowane przy użyciu specjalnego algorytmu, który ujawnia podobieństwa do znanych już peptydów przeciwdrobnoustrojowych.
„Jest to metoda eksploracji danych, która ułatwia znalezienie peptydów, które nie były wcześniej badane. Mamy modele, o których wiemy, że są powiązane z klasycznymi peptydami przeciwdrobnoustrojowymi, a wyszukiwarka wyszukuje w bazie danych próbki podobne do tych, które zabijają bakterie”- mówi badacz.
Film promocyjny:
Program pomógł w wyborze 800 odpowiednich peptydów, a eksperci już stawiają na jeden z nich. Ten związek nazywa się pepsynogenem. Jest produkowany w żołądku i bierze udział w trawieniu pokarmu.
Niektóre fragmenty tego peptydu, które są produktem ubocznym procesu trawienia, zostały oznaczone przez algorytm jako „potencjalnie przeciwdrobnoustrojowe”. Ich funkcja nie była wcześniej badana, więc eksperci mieli nowy kierunek do pracy.
Aby sprawdzić, jak silne mogą być te wskazane fragmenty pepsynogenu, naukowcy przeprowadzili testy laboratoryjne na szalce Petriego. Wykorzystali kilka „różnorodnych” patogenów - Salmonella, E. coli i Pseudomonas aeruginosa.
Okazało się, że peptyd skutecznie niszczy te bakterie nie tylko w środowisku kwaśnym (jak w żołądku), ale także na obojętnym poziomie kwasowości.
Testy na myszach wykazały również, że fragmenty pepsynogenu są w stanie zabić infekcje skóry wywołane przez Pseudomonas aeruginosa.
Na kolejnym etapie prac naukowcy będą musieli poznać mechanizm działania peptydu i znaleźć sposób, aby uczynić go jeszcze silniejszym. Ponadto będą nadal sprawdzać inne połączenia wybrane przez algorytm.
Artykuł naukowy o wynikach bieżącej pracy został opublikowany w ACS Synthetic Biology.
Yulia Vorobyova
