Den mänskliga kroppen producerar många peptider som hjälper immunsystemet att motstå attacker från patogener. Och som det visade sig finns kandidater för rollen som kraftfulla antimikrobiella läkemedel bland dem.
I det nya arbetet letade forskare vid Massachusetts Institute of Technology tillsammans med italienska kollegor efter föreningar som kan tjäna som bas för ny generation av antibiotika som kommer att besegra superbugs. Kom ihåg att många befintliga läkemedel tappar sin styrka: mikroorganismer har redan utvecklat resistens mot de flesta av dem.
Tidigare arbete visar att det är värt att titta efter naturen genom att leta efter nya vapen. Effektiva föreningar har funnits, till exempel, i mjölken från näsbotten, i körtlarnas körtlar och i tobak.
Men inte bara organismer av djur och växter avvisar attackerna av ett stort antal patogena bakterier. Människokroppen upplever också ständiga attacker av patogener, och det är inte förvånande att detta "hus" har utvecklat sitt eget försvarssystem mot hot.
Specialister har fokuserat på mag-tarmkanalen, eftersom dess bakteriesammansättning är den mest varierande och många. Teamet letade efter föreningar som är involverade i försvarsmekanismer. Oftast antas denna roll av matsmältningsenzymer och peptider. Även om många av dessa inte är tillräckligt starka för att användas som antibiotika, kan de ge forskare ledtrådar och indikera vilka "tweaks" som behövs för nya läkemedel.
”Dessa peptider är verkligen en bra mall för teknik. Tanken är att använda syntetisk biologi och modifiera dem ytterligare för att göra dem mer kraftfulla, förklarar en av de ledande författarna till det nya verket, Cesar de la Fuente-Nunez (Cesar de la Fuente-Nunez).
Tillsammans med sina kollegor upptäckte han nästan två tusen lovande föreningar. Sedan testades de med hjälp av en speciell algoritm som avslöjar likheter med redan kända antimikrobiella peptider.
”Det här är en metod för data mining som gör det enkelt att hitta peptider som inte har studerats tidigare. Vi har modeller som vi vet är förknippade med klassiska antimikrobiella peptider, och sökmotorn hittar prover genom databasen som liknar de som dödar bakterier, säger forskaren.
Kampanjvideo:
Programmet hjälpte till att välja 800 lämpliga peptider, och experter satsar redan på en av dem. Denna förening kallas pepsinogen. Det produceras i magen och är involverat i matsmältningen.
Vissa fragment av denna peptid, som är en biprodukt från matsmältningsprocessen, har märkts av algoritmen som "potentiellt antimikrobiell." Deras funktion hade inte tidigare studerats, så experterna hade en ny riktning att arbeta med.
För att testa hur potent dessa indikerade pepsinogenfragment kunde vara, körde forskarna laboratorietester i en petriskål. De använde flera "olika" patogener - Salmonella, E. coli och Pseudomonas aeruginosa.
Det visade sig att peptiden effektivt förstör dessa bakterier, inte bara i en sur miljö (som i magen), utan också på en neutral surhetsnivå.
Tester hos möss har också visat att pepsinogenfragment kan döda hudinfektioner orsakade av Pseudomonas aeruginosa.
Vid nästa steg i arbetet måste forskare ta reda på peptidens verkningsmekanism och hitta ett sätt att göra det ännu kraftfullare. Dessutom fortsätter de att kontrollera andra anslutningar som väljs av algoritmen.
En vetenskaplig artikel om resultaten från det aktuella arbetet publicerades i ACS Synthetic Biology.
Yulia Vorobyova