Вчені знайшли новий ресурс для антибіотиків — він «сховався» в організмі людини

Дослідники з Наукового інституту Вейцмана виявили, що структурні фрагменти клітин людського тіла — протеасоми здатні виробляти природні антибіотики з частин пошкоджених білків.

Протягом тривалого часу вважалось, що ключовою функцією протеасом є розщеплення пошкоджених білків та передача їх компонентів T-клітинам, для посилення імунної реакції у відповідь на небезпечні бактерії. Однак дослідники встановили, що серед іншого протеасоми здатні самостійно виявляти небезпечні бактерії у клітинах та виробляти захисні механізми для запобігання їхньому розвитку і поширенню.

Дослідники зазначають, що протеасоми здатні виробляти так звані «захисні пептиди» з фрагментів білків, які розривають мембрани бактерій і зупиняють інфекційні процеси ще до початку відповіді з боку імунної системи. Протеасоми містяться у кожній клітині людського тіла і розщеплюють старі або пошкоджені білки, дозволяючи повторно використовувати їхні структурні компоненти. Після того, як клітина інфікується, протеасоми зазнають трансформації і починають не просто розщеплювати білки, а створюють з них антибактеріальні пептиди, що проривають мембрани бактеріальних клітин.

У своїх експериментах дослідники змусили протеасому в людських клітинах протистояти бактеріям сальмонели. Протеасома виділила крихітні пептиди, які зупинили ріст сальмонели. Використавши технологію мас-спектрометричного аналізу протеасомних продуктів, дослідники з’ясували, що з понад 50 тис. виділених протеасомами пептидів, понад тисяча мала необхідні розміри та хімічний склад для боротьби з небезпечними мікробами.

Науковці відібрали 10 найбільш перспективних пептидів для перевірки їх на протидію бактеріям — Escherichia coli (E. coli), синьогнійної палички (Pseudomonas aeruginosa), мікроку жовтого (Micrococcus luteus) та інших, більшість з яких виявилась вразливими до нових пептидів. При цьому пептиди не продемонстрували токсичного впливу на клітини.

Дослідники звернули особливу увагу на пептид, отриманий з білка PPP1CB, який пов’язаний із регуляцією фосфатази

— ферменти класа гідролаз, що каталізують гідроліз складних ефірів фосфорної кислоти в живих організмах. В лабораторних умовах цей фермент не тільки знищував усі небезпечні бактерії, а також зменшував кількість бактерій в інфікованих мишей і навіть збільшував виживання серед мишей із сепсісом порівняно із стандартними протоколами лікування антибіотиками. 

Наразі стійкість низки небезпечних бактерій до антибіотиків залишається однією з ключових проблем сучасної системи охорони здоров’я. Подальша адаптація бактерій-збудників таких небезпечних інфекцій як інфекції сечовивідних шляхів, пневмонія, сепсис до наявних антибіотиків, робить їх ще більш небезпечними.

Згідно зі звітом Національної служби охорони здоров’я Великої Британії, щорічно через стійкість небезпечних бактерій до антибіотиків помирає 7,6 тис. людей. По всьому світу ці цифри складають понад 1 млн смертей щорічно і продовжують зростати.

Оскільки ці антимікробні пептиди походять з наших власних клітин, це також є перевагою з точки зору безпеки. Ліки, отримані з них, можуть з меншою ймовірністю викликати шкідливі імунні реакції. Імунолог з Імперського коледжу Лондона Деніел Девіс зазначає, що нові пептиди мають ще пройти низку випробувань, перш ніж це зможе стати проривом у створенні нового покоління антибіотиків.

Результати дослідження були опубліковані у журналі Nature