Срочные новости раздела
Антимикробные пептиды могут «вернуть к жизни» утраченные антибиотики

Антимикробные пептиды могут «вернуть к жизни» утраченные антибиотики

Российский ученый исследовал эффективность природных антимикробных пептидов человека и окуня против «супербактерий». Эти маленькие защитные молекулы способны не только бороться с устойчивыми к антибиотикам патогенами, но и, вероятно, возвращать микроорганизмам чувствительность к лекарствам. Кроме того, оказалось, что сочетание разных пептидов может иметь синергический эффект.

Пространственная структура исследуемых антимикробных пептидов: (а) бета-дефензин-3 человека (PDB ID: 1KJ6); (b) Эпинецидин-1 оранжево-пятнистого морского окуня Epinephelus coioides© Bolatchiev / Antibiotics, 2022

Одной из наиболее серьезных угроз современности стала антибиотикорезистентность патогенных бактерий, то есть их невосприимчивость к действию противомикробных лекарств. Такие «суперинфекции» ежегодно приводят к гибели более 700 тысяч человек во всем мире; по прогнозам, к середине XXI века эта цифра превысит показатели смертности от рака и достигнет более чем 10 миллионов смертей в год.

«Если сегодня весь мир знает о том, что такое новый коронавирус, то завтра каждый житель Земли будет знать, что такое карбапенем-устойчивая клебсиелла, вызывающая кишечные расстройства, пневмонию, сепсис и другие заболевания, или синегнойная палочка — возбудитель так называемых госпитальных инфекций. Группа антибиотиков карбанепемов относится к лекарствам резерва, которые применяются для терапии самых тяжелых бактериальных болезней, однако, к сожалению, микроорганизмы вырабатывают устойчивость и к ним. Нужен совершенно новый подход к борьбе с резистентностью, и в своей новой работе я предлагаю один из вариантов», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Альберт Болатчиев, кандидат медицинских наук, сотрудник Ставропольского государственного медицинского университета (Ставрополь).

Одним из потенциальных источников новых препаратов могут стать короткие — всего в несколько аминокислотных остатков — антимикробные пептиды, которые вырабатывают живые организмы для борьбы с разными инфекциями и опухолями. Благодаря своему положительному заряду они связываются с отрицательно заряженными мембранами патогена, нарушая их целостность, а также проникая внутрь и негативно влияя на синтез РНК и ДНК.

Альберт Болатчиев исследовал активность двух таких пептидов — бета-дефензина-3 (hBD-3) человека и эпинецидина-1 (Epi-1) оранжево-пятнистого морского окуня, — а также получил трехмерные модели молекул при помощи искусственного интеллекта, а именно алгоритма AlphaFold.

Эксперименты на метициллин-устойчивых золотистых стафилококках (вызывают пневмонию и сепсис) и карбапенем-устойчивых штаммах синегнойной палочки, клебсиеллы и ацинетобактера (вызывает менингиты и сепсисы с абсцессами) показали эффективность как самих пептидов, так и их сочетания с антибиотиками — в этом случае их требовалось втрое меньше, что особенно полезно с учетом дороговизны. Автор опробовал такой подход в лечении сепсиса у мышей, вызванного инъекцией летальных доз устойчивых к карбапенемам бактерий — клебсиеллы и синегнойной палочки. Предсказуемо, что без лечения умирают все инфицированные животные. В обоих экспериментах терапия одним карбапенемом была полностью неэффективна.

Для инфекции, вызванной клебсиеллой, лечение одним hBD-3 обеспечило выживаемость 63,3% животных, совместное применение сразу двух пептидов было более действенным (70%). Что самое интересное, использование совершенно неэффективного карбапенема совместно с hBD-3 увеличило выживаемость до 83,7%. Это может быть связано с тем, что антимикробный пептид hBD-3 каким-то образом «превращает» карбапенем-устойчивую бактерию в карбапенем-чувствительную.

«Внедрение антимикробных пептидов как замены антибиотикам осложняется их дороговизной. Предложенный в этой работе подход позволяет снизить стоимость нового препарата за счет комбинации. Кроме того, можно сделать осторожный вывод, что применение антимикробных пептидов способно вернуть чувствительность бактерий к классическим антибиотикам. Конечно, это предварительные выводы, и для их подтверждения необходимы дополнительные исследования. Мы пока не можем точно сказать, почему бактерии становятся более чувствительными к антибиотикам при совместном применении с антимикробными пептидами. Пептиды помимо прямого повреждающего действия на бактерии обладают различным спектром иммуномодулирующих эффектов, которые можно проверить только в экспериментах на животных. В будущем мы планируем более детально изучить природу этого феномена», — рассказывает Альберт Болатчиев.

В случае инфекции, вызванной синегнойной палочкой, hBD-3 и карбапенем и сам по себе hBD-3 оказались одинаково эффективны (выживаемость более 60%). При добавлении к hBD-3 пептида Epi-1 результат резко улучшается до 86,7%.

«Второй важный вывод из проведенного исследования состоит в том, что антимикробные пептиды могут усиливать эффективность друг друга при их совместном применении. Это говорит о том, что в будущем мы сможем создавать препараты, основанные на комбинации сразу нескольких пептидов в одном», — отмечает автор работы.

Исследование проведено при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ).

Статья опубликована в журнале Antibiotics  Источник: scientificrussia.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Ученые эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере произвели первые в истории науки прямые наблюдения за так называемым эффектом «конуса смерти», который представляет собой проявление теории
подробнее...

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...

Физики из Германии и России провели сверхточное измерение изотопического сдвига электронного магнитного момента у водородоподобных ионов неона. Совместное измерение пары изотопов в ловушке Пеннинга
подробнее...