Ученые раскрыли антибактериальные секреты лягушек для борьбы с супербактериями
Лягушки, процветающие сотни миллионов лет, выработали мощные защиты, включая ранее неизвестные антибиотики, против бактерий во влажной среде. Варианты этих соединений могут однажды защитить людей от лекарственно-устойчивых патогенов.
В новой статье в Trends in Biotechnology Сесар де ла Фуэнте и его коллеги описывают создание синтетических пептидов — класса антибиотиков, полученных из секретов лягушки Odorrana andersonii, распространенной в Южной Азии.
Антибиотический инструментарий природы
Работа основана на предыдущих исследованиях лаборатории, открывавшей новые антибиотики в неожиданных местах: ДНК вымерших организмов (шерстистого мамонта, неандертальцев) и человеческом микробиоме.
"Амфибии живут в среде, богатой микробами, но редко заражаются, значит, они производят антимикробные соединения", — говорит де ла Фуэнте.
В 2012 году китайские исследователи обнаружили, что Odorrana andersonii выделяет пептид с антимикробной активностью — Andersonnin-D1. Однако он склонен к агрегации, что повышает токсичность и снижает эффективность, делая его непригодным для клинического использования.
Улучшение природных молекул
В новой работе показано, как "структурно-направленный дизайн" — процесс внесения минимальных изменений в химическую структуру пептида — позволяет получить несколько кандидатов в антибиотики без недостатков исходной молекулы.
"Мы меняем последовательность молекулы и смотрим, как эти мутации влияют на функцию, которую пытаемся улучшить", — поясняет соавтор Марсело Торрес.
Превращение пептидов в потенциальные терапии
После двух раундов структурно-направленного дизайна синтетические пептиды протестировали против ряда бактерий. В доклинических моделях новые соединения оказались такими же эффективными, как антибиотики последнего резерва (например, полимиксин B), против вредных бактерий, не затрагивая клетки человека или полезные кишечные бактерии.
Исследователи тестировали пептиды не только на отдельных культурах, но и в более сложных бактериальных сообществах, что позволило оценить эффекты в реалистичных условиях.
Если дальнейшие доклинические испытания пройдут успешно, пептиды будут направлены на исследования, предшествующие подаче заявки на одобрение в FDA (U.S. Food and Drug Administration), после чего могут начаться клинические испытания.
"Мы рады, что лягушки — и природа в целом — могут вдохновить на создание новых молекул для разработки антибиотиков. Благодаря силе инженерии мы можем превратить эти природные молекулы в нечто более полезное для человечества", — заключает де ла Фуэнте.