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.

 

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.

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.