Лягушки, процветающие на Земле сотни миллионов лет, распространились практически по всем уголкам планеты — от тропических джунглей до субарктических лесов. В процессе эволюции эти амфибии разработали удивительные защитные механизмы против бактерий, обитающих во влажных средах. Среди этих механизмов — ранее неизвестные науке антибиотики, которые сейчас привлекают внимание исследователей.
Недавно в журнале "Trends in Biotechnology" была опубликована статья, описывающая прорыв в этой области. Исследование возглавил Сезар де ла Фуэнте, президентский профессор биоинженерии и химической и биомолекулярной инженерии в Пенсильванском инженерном университете, а также психиатрии и микробиологии в Медицинской школе Перельмана и химии в Школе искусств и наук Пенсильванского университета.
Лаборатория де ла Фуэнте уже имеет впечатляющий послужной список открытий новых антибиотиков. Ранее они обнаружили перспективные соединения в ДНК вымерших организмов, таких как шерстистый мамонт, в ДНК неандертальцев и даже в микробиоме человеческого кишечника. Теперь их внимание переключилось на амфибий.
В центре нового исследования — лягушка Odorrana andersonii, впервые описанная бельгийским натуралистом в конце XIX века и названная так из-за своего характерного запаха. В 2012 году китайские исследователи обнаружили, что эта лягушка выделяет антимикробный пептид, названный Andersonnin-D1. Однако использование этого пептида в медицине было ограничено серьезной проблемой: в естественном состоянии он образует сгустки, что может вызывать токсические побочные эффекты и снижать эффективность.
Для решения этой проблемы команда де ла Фуэнте применила метод «структурно-направленного дизайна», который предполагает внесение минимальных изменений в химическую структуру пептида. Марсело Торрес, научный сотрудник лаборатории де ла Фуэнте и соавтор исследования, работал над мутациями последовательности. Процесс включал два раунда структурно-направленного дизайна, в результате чего были получены синтетические пептиды с улучшенными свойствами.
Результаты тестирования этих синтетических пептидов оказались впечатляющими. В доклинических моделях они показали эффективность, сравнимую с антибиотиками последней надежды, такими как полимиксин B. Особенно важно то, что пептиды целенаправленно атаковали вредоносные бактерии, не затрагивая человеческие клетки и полезные кишечные бактерии. Тестирование проводилось как на отдельных культурах, так и на сложных бактериальных сообществах.
Следующими шагами в исследовании станут дополнительные доклинические испытания. В случае успеха команда планирует подать заявку на проведение исследований, необходимых для получения статуса Исследуемого нового препарата (IND), а затем обратиться за одобрением в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). После этого препараты смогут перейти к стадии клинических испытаний.
Значимость этого исследования трудно переоценить. Оно не только открывает новые возможности в борьбе с устойчивыми к лекарствам патогенами (супербактериями), но и демонстрирует огромный потенциал природы в медицинских инновациях. Кроме того, работа показывает, как с помощью инженерных методов можно трансформировать природные молекулы в эффективные медицинские препараты, способные спасать человеческие жизни.
Изображение носит иллюстративный характер
Недавно в журнале "Trends in Biotechnology" была опубликована статья, описывающая прорыв в этой области. Исследование возглавил Сезар де ла Фуэнте, президентский профессор биоинженерии и химической и биомолекулярной инженерии в Пенсильванском инженерном университете, а также психиатрии и микробиологии в Медицинской школе Перельмана и химии в Школе искусств и наук Пенсильванского университета.
Лаборатория де ла Фуэнте уже имеет впечатляющий послужной список открытий новых антибиотиков. Ранее они обнаружили перспективные соединения в ДНК вымерших организмов, таких как шерстистый мамонт, в ДНК неандертальцев и даже в микробиоме человеческого кишечника. Теперь их внимание переключилось на амфибий.
В центре нового исследования — лягушка Odorrana andersonii, впервые описанная бельгийским натуралистом в конце XIX века и названная так из-за своего характерного запаха. В 2012 году китайские исследователи обнаружили, что эта лягушка выделяет антимикробный пептид, названный Andersonnin-D1. Однако использование этого пептида в медицине было ограничено серьезной проблемой: в естественном состоянии он образует сгустки, что может вызывать токсические побочные эффекты и снижать эффективность.
Для решения этой проблемы команда де ла Фуэнте применила метод «структурно-направленного дизайна», который предполагает внесение минимальных изменений в химическую структуру пептида. Марсело Торрес, научный сотрудник лаборатории де ла Фуэнте и соавтор исследования, работал над мутациями последовательности. Процесс включал два раунда структурно-направленного дизайна, в результате чего были получены синтетические пептиды с улучшенными свойствами.
Результаты тестирования этих синтетических пептидов оказались впечатляющими. В доклинических моделях они показали эффективность, сравнимую с антибиотиками последней надежды, такими как полимиксин B. Особенно важно то, что пептиды целенаправленно атаковали вредоносные бактерии, не затрагивая человеческие клетки и полезные кишечные бактерии. Тестирование проводилось как на отдельных культурах, так и на сложных бактериальных сообществах.
Следующими шагами в исследовании станут дополнительные доклинические испытания. В случае успеха команда планирует подать заявку на проведение исследований, необходимых для получения статуса Исследуемого нового препарата (IND), а затем обратиться за одобрением в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). После этого препараты смогут перейти к стадии клинических испытаний.
Значимость этого исследования трудно переоценить. Оно не только открывает новые возможности в борьбе с устойчивыми к лекарствам патогенами (супербактериями), но и демонстрирует огромный потенциал природы в медицинских инновациях. Кроме того, работа показывает, как с помощью инженерных методов можно трансформировать природные молекулы в эффективные медицинские препараты, способные спасать человеческие жизни.
