Nanobiotyczni ratownicy

Nanorurki, które budują się z pierścieni peptydowych, mogą stanowić skuteczną nową broń przeciwko bakteriom opornym na antybiotyki i groźbie nieuleczalnych chorób.

Przypominający molekularnego pączka, 2,5-nanometrowy pierścień dostosowanych aminokwasów zatapia się w ścianie komórkowej Staphylococcus aureus bakteria, jeden z opornych na antybiotyki szczepów odpowiedzialnych za zagrażające życiu infekcje szpitalne.

Miliony więcej tych lepkich, cyklicznych peptydów w kształcie pączka – każdy jest zapętlonym łańcuchem aminokwasów – wchodzi do galaretowatej ściany komórkowej bakterii. Chemicznie grawitują ku sobie i łączą się w wydłużone rurki, jak stosy maleńkich opon osadzonych w błonie komórkowej.

Następnie rurki z pojedynczym peptydem przebijają błonę. Grupy sąsiednich rurek współpracują ze sobą, aby otworzyć jeszcze większe, otwarte pory w ścianie komórkowej. W ciągu kilku minut liczne dziury zabijają bakterię, zakłócając potencjał elektryczny jej błony, skutecznie wyłączając wewnętrzną maszynerię komórki.

Śmiertelne wtryskiwacze

Opracowane przez zespół kierowany przez M. Rezę Ghadiri z Scripps Research Institute z siedzibą w La Jolla-CA, te nanobiotyczne ratowniki mogą być w stanie zabić nawet najbardziej lekooporne bakterie, oszczędzając jednocześnie komórki zwierzęce.

Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że całkowity koszt leczenia wszystkich szpitalnych zakażeń bakteryjnych opornych na antybiotyki wynosi około 10 miliardów dolarów rocznie.

Podczas gdy testy na ludziach trwają od dwóch do trzech lat, grupa przetestowała swoje syntetyczne, samoorganizujące się nanorurki peptydowe na myszach, eliminując śmiertelne infekcje odporne na metycylinę. Staphylococcus aureus. Peptydy są również obiecujące w leczeniu szerokiej gamy śmiercionośnych szczepów bakterii, w tym: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa oraz Enterococcus faecalis. Mogą ostatecznie okazać się skuteczne w zwalczaniu infekcji grzybiczych i pasożytniczych.

Pierścienie peptydowe Ghadiriego, składające się z nowego, naprzemiennego wzoru naturalnie występujących i syntetycznych aminokwasów, mają łańcuchy boczne aminokwasów skierowane na zewnątrz pączka i reagujące na środowisko.

Te cząsteczki czujnika można szybko przekonfigurować w laboratorium, aby dostosować sposób działania peptydów. Możemy wyprodukować 100 000 wariantów w około dwa tygodnie, mówi Ghadiri. Ta elastyczność powinna ostatecznie pozwolić twórcom leków wybrać bakterie, na które celują, kontrolować sposób, w jaki peptydy wbudowują się w błonę i samoorganizują się, oraz minimalizować toksyczność dla komórek zwierzęcych w zakażonym gospodarzu.

Dr Tomas Ganz, patolog eksperymentalny ze szkoły medycznej UCLA, mówi, że praca grupy Ghadiriego reprezentuje potencjalną nową klasę inteligentnej broni molekularnej. Ostrzega jednak, że substancje te nie są jeszcze lekami. Muszą być ekonomiczne, aby można je było wyprodukować i udowodnić, że są skuteczne i nietoksyczne dla ludzi, mówi.

Dłuższy okres trwałości

Szybkość, z jaką działają i nowa struktura peptydów, powinny utrudnić bakteriom rozwój oporności, mówi Ghadiri, torując drogę nowej klasie leków o dłuższym okresie przydatności do spożycia. Ale ostrzega, nikt nie powinien nigdy lekceważyć zdolności adaptacyjnych bakterii.

Cykliczne peptydy były badane od lat. Wiele naturalnych peptydów chroni przed drobnoustrojami u zwierząt i roślin. Inne leki oparte na cyklicznych peptydach, takie jak bacytracyna, są powszechnie stosowane jako antybiotyki miejscowe.

Naukowcy Scripps po raz pierwszy ułożyli cykliczne peptydy w nanorurki w 1992 roku. Początkowo mieli nadzieję stworzyć probówki w nanoskali do badań biochemicznych. Ale kiedy w 1994 roku zauważyli aktywność błon rurek, szybko skoncentrowali swoje odkrycie na leczeniu bakterii wielolekoopornych.

W rezultacie Ghadiri czuje się szczęśliwy, że w stosunkowo krótkim czasie nasza praca może zaowocować czymś pożytecznym dla milionów ludzi.

ukryć