Молекулы в слизи могут предотвратить заражение холерой

Исследователи MIT обнаружили молекулы в слизи, которые могут блокировать заражение холерой, подавляя гены, заставляющие микроб переходить в патогенное состояние.

Эти защитные молекулы, известные как гликаны, являются основным компонентом муцинов — гелеобразующих полимеров, из которых состоит слизь. Команда MIT определила конкретный тип гликана, который может предотвратить выработку токсина Vibrio cholerae, обычно вызывающего тяжелую диарею.

Если эти гликаны доставить к месту инфекции, они могут укрепить слизистый барьер и предотвратить симптомы холеры, от которой страдают до 4 миллионов человек в год. Поскольку гликаны обезвреживают бактерии, не убивая их, они могут стать привлекательной альтернативой антибиотикам.

"В отличие от антибиотиков, к которым устойчивость может развиться довольно быстро, эти гликаны фактически не убивают бактерии. Они, по-видимому, просто отключают экспрессию генов его вирулентных токсинов, так что это еще один способ попытаться лечить эти инфекции", — говорит Бенджамин Ван, один из ведущих авторов исследования.

Укрощение микробов

Лаборатория Риббек ранее показала, что гликаны могут обезвреживать такие патогены, как Pseudomonas aeruginosa и Candida albicans. В новом исследовании внимание было обращено на Vibrio cholerae.

Vibrio cholerae становится патогенным только при заражении вирусом CTX фаг. "Этот фаг несет гены, кодирующие холерный токсин, который действительно ответственен за симптомы тяжелой холерной инфекции", — говорит Ван.

Для этого "токсигенного превращения" CTX фаг должен связаться с рецептором на поверхности бактерии, известным как токсин-корегулируемый пилус (TCP). Работая с гликанами муцина, очищенными из желудочно-кишечного тракта свиньи, команда MIT обнаружила, что гликаны подавляют способность бактерии продуцировать рецептор TCP, поэтому CTX фаг больше не может её инфицировать.

Воздействие гликанов муцина также резко изменило экспрессию многих других генов, включая те, которые необходимы для производства холерного токсина. Бактерии, подвергшиеся воздействию этих гликанов, почти не производили холерный токсин.

Определение ключевых гликанов

Исследователи создали синтетические версии наиболее распространенных гликанов в изучаемых образцах муцина. Большинство синтезированных гликанов имеют структуры, известные как core 1 или core 2.

Было обнаружено, что гликаны core 2 играют наибольшую роль в подавлении холерной инфекции. По оценкам, 50–60% людей, инфицированных Vibrio cholerae, являются бессимптомными носителями. Исследователи предполагают, что симптоматические случаи могут возникать, когда этих блокирующих холеру муцинов не хватает.

"Наши данные позволяют предположить, что, возможно, инфекции возникают, когда слизистый барьер нарушен и в нем отсутствует эта конкретная гликановая структура", — говорит Риббек.

Доставка гликанов

Сейчас Риббек работает над способами доставки синтетических гликанов муцина, возможно, вместе с антибиотиками, к местам инфекции. Сами по себе гликаны не могут прикрепляться к слизистым оболочкам тела, поэтому лаборатория изучает возможность прикрепления гликанов к полимерам или наночастицам для лучшей адгезии.

"Мы хотим научиться доставлять гликаны как сами по себе, так и в сочетании с антибиотиками, где может потребоваться двусторонний подход. Это наша главная цель сейчас, потому что мы видим, что на многие патогены влияют различные гликановые структуры", — говорит Риббек.

Исследование опубликовано в журнале EMBO Journal. Старшим автором является Катарина Риббек, профессор биологической инженерии MIT.