Самоорганізуючі пептидні нанофібрили створені для боротьби з внутрішньоклітинними бактеріальними інфекціями

Дослідники розробили новий тип самоорганізуючих пептидних нанофібрил з унікальними властивостями, що дозволяють їм ефективно знищувати внутрішньоклітинні патогенні бактерії. Результати цього важливого дослідження опубліковані в журналі Science Advances.

У чому суть нового підходу?

Внутрішньоклітинні бактерії становлять серйозну медичну проблему, оскільки вони ховаються від імунної системи та часто стійкі до традиційних антибіотиків. Щоб подолати ці проблеми, група вчених під керівництвом доктора В. Ю розробила пептидні молекули, здатні до самоорганізації у стабільні нанофібрили та мають виражену антимікробну активність.

Пептиди були ретельно розроблені з певним балансом гідрофобних та гідрофільних амінокислотних залишків. Саме така конструкція дозволяє їм спонтанно формувати волокнисті структури, які називаються нанофібрилами. Ці структури стабільні в біологічних середовищах та стійкі до ферментативної деградації, що значно підвищує їхній терапевтичний потенціал.

Механізм дії нанофібрил

Дослідники продемонстрували, що самоорганізуючі нанофібрили:

1. Вони ефективно проникають в інфіковані клітини, минаючи клітинні бар'єри, завдяки оптимізованій комбінації заряджених та гідрофобних амінокислот.
2. Вони досягають внутрішньоклітинного простору, де знаходяться бактеріальні патогени, включаючи резистентні штами.
3. Вони порушують цілісність бактеріальних мембран, що призводить до їх швидкої загибелі.

Важливою особливістю нових нанофібрил є те, що вони мають виражену активність всередині інфікованих клітин, тоді як звичайні антибіотики мають труднощі з досягненням таких бактерій і є менш ефективними.

Деталі та результати дослідження

Експерименти проводилися на клітинних культурах, інфікованих внутрішньоклітинними бактеріальними патогенами (наприклад, Listeria monocytogenes). Тести виявили:

• Висока антимікробна ефективність нових пептидів проти внутрішньоклітинних патогенів.
• Мінімальна токсичність для клітин хазяїна, що демонструє їхню безпеку для потенційного використання.
• Стійкість до деградації ферментами організму, що дозволяє використовувати нанофібрили у вигляді терапевтичних препаратів з пролонгованою дією.

Подальші дослідження за допомогою електронної мікроскопії підтвердили утворення нанофібрил, а біохімічні аналізи показали, що ці структури є стабільними та мають стабільні фізико-хімічні характеристики.

Практичне значення відкриття

Розроблені нанофібрили є перспективною альтернативою традиційним антибіотикам, особливо в боротьбі з інфекціями, які важко лікувати. Їх можна використовувати:

• Для лікування внутрішньоклітинних інфекцій, включаючи резистентні штами бактерій, проти яких багато антибіотиків неефективні.
• Як основа для доставки інших ліків у клітини, завдяки їхній здатності проникати через клітинні мембрани.
• У складі комплексної терапії важких інфекційних захворювань, таких як туберкульоз, бруцельоз, сальмонельоз та інші захворювання, спричинені внутрішньоклітинними патогенами.

Цей підхід також можна адаптувати для створення нових матеріалів та покриттів з антимікробними властивостями для профілактики внутрішньолікарняних інфекцій.

Майбутні плани та перспективи

У майбутньому дослідники планують продовжити випробування на тваринних моделях, щоб підтвердити ефективність та безпеку нанофібрил у живих організмах. Крім того, триває робота з оптимізації структури пептидів для ще ефективнішої дії проти різних штамів внутрішньоклітинних бактерій.

Таким чином, створення самозбірних пептидних нанофібрил відкриває абсолютно новий напрямок у розробці антибіотиків та біомедичних матеріалів. Підхід, заснований на контрольованій самозбірці пептидів, демонструє значний потенціал для медицини майбутнього, особливо з огляду на зростання стійкості до антибіотиків та нові виклики інфекційних захворювань.