Антимикробное вещество из средств гигиены может стать средством против малярии

Исследование, проведенное в Университете Кампинаса (UNICAMP, Бразилия), показало, что триклозан — антимикробное соединение, используемое в мыле, зубной пасте, дезодорантах и других продуктах, — может ингибировать гены-мишени в малярийном плазмодии на двух ключевых стадиях его жизненного цикла в человеке: печеночной (когда паразит размножается в клетках печени) и эритроцитарной (когда он заражает красные кровяные тельца).

Исследование поддержано Фондом исследований Сан-Паулу (FAPESP) и проведено в сотрудничестве с университетами Кембриджа и Манчестера (Англия), Гётеборгским университетом (Швеция) и Университетом Сан-Паулу (USP, Бразилия). Результаты недавно опубликованы в Scientific Reports.

Авторы отмечают, что триклозан используется 40 лет и считается безопасным органами здравоохранения. Тот факт, что вещество борется даже с паразитами, устойчивыми к текущим противомалярийным препаратам, делает его «многообещающим кандидатом для дальнейшей разработки в качестве антималярийного средства двойной специфичности, которое может воздействовать как на печеночную, так и на кровяную стадии паразита».

«Соединение само по себе может быть терапевтическим вариантом, но, я считаю, более целесообразно разрабатывать аналогичные молекулы с небольшими структурными изменениями, которые могли бы сделать его еще более эффективным против паразита», — сказала Элизабет Билсленд, профессор UNICAMP и со-руководитель проекта.

Малярия, вызываемая простейшими рода Plasmodium, ежегодно убивает более полумиллиона человек в мире, подавляющее большинство — в Африке. Примерно 90% смертельных случаев связаны с P. falciparum. В Бразилии 85% случаев малярии вызывает P. vivax, который вызывает более легкие симптомы, но может годами оставаться в печени в спящем состоянии, провоцируя новые приступы болезни и затрудняя ее искоренение.

Тафенохин и примахин — основные препараты для лечения печеночной стадии малярии, вызванной P. vivax, в сочетании с другими лекарствами, атакующими паразита на эритроцитарной стадии.

Однако примерно у 10% инфицированных есть мутация в гене, кодирующем фермент G6PD, что вызывает тяжелые побочные эффекты при лечении тафенохином или примахином. В худших случаях может произойти гемолиз (разрушение эритроцитов), что может быть фатальным.

«Срочно необходима разработка новых препаратов, способных атаковать P. vivax как на печеночной, так и на эритроцитарной стадиях, поскольку есть сообщения о паразитах, устойчивых к каждому из имеющихся на рынке антималярийных препаратов», — сказала Билсленд. «Если мишеней будет несколько, у паразитов будет меньше шансов развить устойчивость».

Механизм действия

Согласно исследованиям 2001 года, триклозан ингибирует действие фермента FAS-II в Plasmodium. Также было показано, что вещество излечивало мышей от малярии.

Однако последующие исследования показали, что этот фермент не важен для роста паразита в культуре. Как объяснила Билсленд, тесты проводились с паразитами на эритроцитарной стадии.

«На самом деле, FAS-II важен только для выживания паразита на печеночной стадии. Теперь мы с помощью экспериментов на дрожжах показали, что триклозан также ингибирует фермент DHFR — важную мишень для эритроцитарной стадии паразита», — сказала она.

Открытие второго механизма действия триклозана группами из UNICAMP, Манчестера и Кембриджа произошло почти случайно во время масштабного скрининга соединений, одобренных для применения человеку Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), в поисках препаратов, способных ингибировать фермент DHFR в Plasmodium.

«Мы разработали метод, при котором заменяем гены дрожжей человеческими генами или генами-мишенями паразитов, вызывающих такие болезни, как малярия, болезнь Шагаса и шистосомоз. Мы маркируем наши штаммы флуоресцентными белками разного цвета, чтобы знать: красный — это дрожжи с человеческим геном, синий — с геном Plasmodium, зеленый — Trypanosoma, желтый — Schistosoma», — сказала Билсленд.

Метод позволяет исследователям выращивать разные штаммы модифицированных дрожжей в отдельных лунках планшетов и одновременно обрабатывать их тысячами препаратов благодаря «роботу-ученому» по имени Eve, разработанному профессором Россом Кингом из Манчестерского университета.

«Мы наблюдали случаи, когда дрожжи с геном Plasmodium погибали, а с человеческим геном выживали, и таким образом мы отбирали соединения со специфическим антипаразитарным действием. Триклозан показал лучшие результаты как против нормального DHFR, так и против устойчивого к препаратам», — объяснила Билсленд.

Для подтверждения действия триклозана против DHFR были проведены биохимические анализы, компьютерное моделирование и эксперименты с дрожжами. Результаты показали, что вещество эффективно даже против паразитов, устойчивых к пириметамину — известному ингибитору DHFR, используемому для профилактики и лечения малярии.

«Мы также показали, что сродство триклозана к ферменту паразита в 20 раз выше, чем к человеческому аналогу, что является ключевой особенностью для кандидата в лекарства», — сказала Билсленд.

«Очеловеченные» дрожжи

Одним из преимуществ использования модифицированных дрожжей в качестве экспериментальной модели является то, что это позволяет избежать необходимости выращивать паразитов in vitro, что, по словам Билсленд, практически невозможно в случае P. vivax.

«Он не растет в лабораторных условиях, поэтому приходится брать образцы крови у инфицированных пациентов и проводить анализы in situ [в Амазонии для бразильских исследований]. У вас есть максимум один-два дня на это», — сказала она.

Тот же метод используется для поиска новых соединений, способных ингибировать экспрессию важных генов у паразитов, таких как Trypanosoma cruzi (болезнь Шагаса), T. brucei (сонная болезнь) и Brugia malayi (слоновость), а также у бактерий, таких как Staphylococcus aureus.

Другое направление исследований группы UNICAMP состоит в попытке изменить характеристики плазматических мембран дрожжей, чтобы они больше походили на мембраны человеческих клеток. «Идея в этом случае — исследовать, как лекарства попадают в центральную нервную систему человека и выводятся из нее», — сказала Билсленд. «Эти знания важны для разработки препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний, а также церебральной стадии малярии или сонной болезни, которая является наиболее смертоносной».