Новые «зашифрованные пептиды» из плазмы человека обладают антибиотическими свойствами

Рост инфекций, вызванных устойчивыми к лекарствам бактериями, — одна из серьезнейших глобальных проблем здравоохранения, которая, по оценкам, к 2050 году будет ежегодно уносить 10 миллионов жизней. Традиционный и непрерывный синтез новых антибиотиков не поспевает за эволюцией бактерий.

Чтобы избежать этой гонки, исследователи из Пенсильванского университета обратились к новому, природному источнику антимикробных молекул — собственному телу человека.

Поиск в протеоме человека

Используя алгоритм для поиска специфических последовательностей в белковом коде человека, команда под руководством профессора Сесара де ла Фуэнте и Марсело Торреса ранее обнаружила потенциальные антимикробные пептиды (цепи аминокислот) в «зашифрованном» виде внутри белков.

Три пептида из аполипопротеина B

В новом исследовании, опубликованном в ACS Nano, команда под руководством Анджелы Чезаро (ведущий автор) идентифицировала три различных антимикробных пептида, полученных из белка плазмы крови — аполипопротеина B. Этот белок обычно переносит липиды (например, холестерин) по организму, но при расщеплении его пептидные фрагменты проявляют новые функции.

Механизм действия и эффективность

  • Каждый из трех выделенных пептидов способен:
  • В комбинации друг с другом или с фармацевтическими антибиотиками их антимикробный эффект значительно усиливается, что позволяет снизить дозировку.

Преодоление резистентности

Ключевое преимущество этих пептидов — сложность развития устойчивости у бактерий.

  • Типичные антибиотики атакуют одну мишень (например, конкретный ген или процесс), что позволяет бактериям относительно легко развить резистентность.
  • Обнаруженные пептиды атакуют бактериальную мембрану — сложную структуру, для построения и поддержания которой требуется множество генов. Изменить её фундаментальные физико-химические свойства, чтобы избежать притяжения пептидов, бактериям крайне сложно.

«В наших экспериментах по эволюции резистентности было удивительно видеть, как быстро отбираются бактерии, устойчивые к обычным антибиотикам, и, напротив, как открытые в плазме пептиды не приводят к такому отбору», — отмечает Анджела Чезаро.

Тестирование in vivo

Для повышения стабильности один из пептидов был синтезирован и протестирован на модели мыши с кожной бактериальной инфекцией. Однократная доза синтетического пептида полностью устранила инфекцию за четыре дня.

Значение и перспективы

Это исследование устанавливает связь между белками плазмы крови (не связанными напрямую с иммунной системой) и врожденным иммунитетом человека. Оно открывает новые пути для поиска антимикробных агентов в самых разных белках организма.