Новый кандидат в антибиотики: мощное противомикробное средство найдено в желудке человека

Согласно результатам нового исследования, около 800 соединений в желудочно-кишечном тракте человека имеют противомикробный потенциал.

Иллюстрация Ella Maru Studio.

Человеческий организм производит множество пептидов, которые помогают иммунной системе противостоять атакам патогенов. И, как оказалось, среди них есть кандидаты на роль мощных противомикробных препаратов.

В ходе новой работы исследователи из Массачусетского технологического института совместно с итальянскими коллегами искали соединения, которые могут послужить основой для антибиотиков нового поколения, которые победят супербактерии. Напомним, что многие существующие препараты теряют силу: микроорганизмы уже выработали устойчивость к большинству из них.

Предыдущие работы показывают, что в поиске нового оружия стоит обращаться к природе. Эффективные соединения, например, были обнаружены в молоке утконоса, в железах гремучих змей и в табаке.

Но не только организмы животных и растений отражают атаки огромного количества болезнетворных бактерий. Человеческий организм также переживает постоянные набеги патогенов, и нет ничего удивительного в том, что этот "дом" выработал свою систему защиты от угроз.

Специалисты сосредоточились на желудочно-кишечном тракте, поскольку его бактериальный состав – самый разнообразный и многочисленный. Команда искала соединения, которые вовлечены в защитные механизмы. Чаще всего эту роль берут на себя пищеварительные ферменты и пептиды. Хотя многие из них недостаточно сильны, чтобы использоваться в качестве антибиотиков, они могут дать исследователям подсказку и указать, какие "настройки" нужны для новых лекарств.

"Эти пептиды действительно являются отличным шаблоном для инженерии. Идея состоит в том, чтобы использовать синтетическую биологию и модифицировать их дальше, сделать более мощными", — поясняет один из ведущих авторов новой работы Сесар де ла Фуэнте-Нуньес (Cesar de la Fuente-Nunez).

Вместе с коллегами он обнаружил почти две тысячи перспективных соединений. Затем их проверили при помощи специального алгоритма, который выявляет сходство с уже известными противомикробными пептидами.

"Это метод интеллектуального анализа данных, позволяющий легко находить пептиды, которые ранее не были изучены. У нас есть модели, которые, как мы знаем, связаны с классическими антимикробными пептидами, и поисковая система через базу данных находит образцы, похожие на те, которые, убивают бактерии", — рассказывает исследователь.

Программа помогла отобрать 800 подходящих пептидов, и специалисты уже делают ставку на один из них. Это соединение под названием пепсиноген. Он производится в желудке и участвует в переваривании пищи.

Некоторые фрагменты этого пептида, которые являются побочным продуктом процесса пищеварения, алгоритм пометил как "потенциально антимикробные". Их функция ранее не была изучена, поэтому у экспертов появилось новое направление для работы.

Чтобы проверить, насколько действенными могут быть эти указанные фрагменты пепсиногена, исследователи провели лабораторные тесты в чашке Петри. Они использовали несколько "разнопрофильных" патогенов – сальмонеллу, кишечную и синегнойную палочки.

Оказалось, что пептид эффективно уничтожает эти бактерии не только в кислой среде (как в желудке), но и при нейтральном уровне кислотности.

Тесты на мышах также показали, что фрагменты пепсиногена способны уничтожать кожные инфекции, вызванные синегнойной палочкой.

На следующем этапе работы учёным предстоит выяснить механизм действия пептида и найти способ сделать его ещё более мощным. Кроме того, они продолжат проверять и другие соединения, выбранные алгоритмом.

Научная статья по итогам текущей работы была опубликована в издании ACS Synthetic Biology.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали, что в борьбу с супербактериями вступит "вооружённый" кислород. Ещё один хитрый ход, предложенный учёными: натравить устойчивые к лекарствам патогены друг на друга.