Дыропробивные антибиотики
В борьбе с бактериями медицина все больше проигрывает, потому что все меньше и меньше возбудителей по-прежнему поддаются воздействию широко распространенных антибиотиков. Альтернативы востребованы, но найти их сложно. В настоящее время ученые разработали искусственную кольцеобразную молекулу, которая накапливается в бактериальной мембране и, таким образом, пробивает дыры в клеточной оболочке. И на этом ее судьба решена. Антибиотики по-прежнему помогают против большинства бактериальных инфекций, но все больше и больше патогенов становятся устойчивыми к обычным лекарствам. Поэтому ученые лихорадочно ищут альтернативы, которые сделают их на шаг впереди микробов в гонке. Они также находят вдохновение в животных и растениях, у которых также есть вещества, с помощью которых они защищаются от захватчиков. Некоторые из них представляют собой пептиды, уменьшенные версии белков - они состоят из подобных аминокислот, но молекулярная цепь значительно короче.
Почти все эти пептиды обладают водоотталкивающими (гидрофобными) и влаголюбивыми (гидрофильными) свойствами. Гидрофобной стороной они взаимодействуют с жирами и другими водоотталкивающими соединениями. Гидрофильной стороной, которая обычно положительно заряжена, они реагируют с водой или отрицательно заряженными молекулами - подобно строительным блокам мембраны бактериальной клетки: они проникают в мембрану, накапливаются и таким образом образуют поры, что в конечном итоге убивает патоген.
Сара Фернандес-Лопес и ее коллеги из Исследовательского института Скриппса использовали эту модель в качестве шаблона и воссоздали синтетическое пептидное кольцо. Они попеременно использовали левосторонние и правосторонние аминокислоты, потому что таким образом их конструкция защищена от ферментов организма - поскольку левовращающий вариант встречается в природе почти исключительно, они не способны разрушить кольцо. Затем исследователи добавили к базовой структуре различные придатки, с помощью которых они хотели повлиять на эффективность.
Во-первых, ученые проверили антибиотические свойства своих пептидных колец на бактериальных культурах Escherichia coli и метициллин-резистентном штамме Staphylococcus aureus. Отдельные варианты оказались весьма по-разному удачными. Затем Фернандес-Лопес и ее коллеги отобрали наиболее многообещающих кандидатов и ввели их мышам, ранее инфицированным устойчивым патогеном Staphylococcus aureus. В то время как контрольные животные умерли в течение 48 часов, из их сверстников, получавших лечение, выжили 67 процентов тех, кто получил инъекцию в брюшину, и 50 процентов, получивших инъекцию под кожу. У животных не было обнаружено серьезных побочных эффектов или косвенных повреждений.
Исследователи подозревают, что их пептидные кольца работают точно так же, как и их природные аналоги: они проникают через бактериальную мембрану и изначально там распределяются. Это приводит к натяжению мембраны, которое уравновешивается тем, что несколько колец скользят друг по другу. Если стопка достаточно толстая, фатальная для возбудителя пора открывается - содержимое клетки вытекает наружу и клетка погибает.
Вновь созданные пептидные кольца даже имеют преимущество перед другими подобными репликами - они намного меньше. И это очень важно, особенно в отношении транспорта в организме. Потому что в случае с природными пептидами эту задачу берут на себя лейкоциты, которые доставляют защитные вещества непосредственно к очагу инфекции. Однако искусственные копии должны попасть туда самостоятельно. И маленькие молекулы добираются туда гораздо быстрее, чем большие.