Samoskładające się nanofibryle peptydowe stworzone do walki z wewnątrzkomórkowymi zakażeniami bakteryjnymi

Naukowcy opracowali nowy rodzaj samoorganizujących się nanowłókien peptydowych o unikalnych właściwościach, które pozwalają im skutecznie niszczyć wewnątrzkomórkowe bakterie patogenne. Wyniki tego ważnego badania opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”.

Na czym polega istota nowego podejścia?

Bakterie wewnątrzkomórkowe stanowią poważne wyzwanie dla medycyny, ponieważ są niewidoczne dla układu odpornościowego i często oporne na tradycyjne antybiotyki. Aby sprostać tym wyzwaniom, grupa naukowców pod kierownictwem dr. W. Yu opracowała cząsteczki peptydowe zdolne do samoorganizacji w stabilne nanofibryle i wykazujące wyraźną aktywność przeciwdrobnoustrojową.

Peptydy zostały starannie zaprojektowane z zachowaniem specyficznej równowagi hydrofobowych i hydrofilowych reszt aminokwasowych. To właśnie ta konstrukcja pozwala im spontanicznie tworzyć struktury włókniste zwane nanofibrylami. Struktury te są stabilne w środowiskach biologicznych i odporne na degradację enzymatyczną, co znacząco zwiększa ich potencjał terapeutyczny.

Mechanizm działania nanowłókien

Naukowcy wykazali, że samoorganizujące się nanofibryle:

1. Skutecznie wnikają do zakażonych komórek, omijając bariery komórkowe, dzięki zoptymalizowanemu połączeniu naładowanych i hydrofobowych aminokwasów.
2. Docierają one do przestrzeni wewnątrzkomórkowej, w której bytują patogeny bakteryjne, w tym szczepy oporne.
3. Zaburzają integralność błon komórkowych bakterii, powodując ich szybką śmierć.

Ważną cechą nowych nanowłókien jest to, że wykazują one wyraźną aktywność wewnątrz zakażonych komórek, podczas gdy konwencjonalne antybiotyki mają trudności z dotarciem do takich bakterii i są mniej skuteczne.

Szczegóły i wyniki badań

Eksperymenty przeprowadzono na hodowlach komórkowych zakażonych wewnątrzkomórkowymi patogenami bakteryjnymi (np. Listeria monocytogenes). Testy wykazały:

• Wysoka skuteczność przeciwdrobnoustrojowa nowych peptydów wobec patogenów wewnątrzkomórkowych.
• Minimalna toksyczność dla komórek gospodarza, co dowodzi, że są bezpieczne w potencjalnym zastosowaniu.
• Odporność na degradację przez enzymy organizmu, co pozwala na wykorzystanie nanowłókien w formie leków terapeutycznych o przedłużonym działaniu.

Dalsze badania z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej potwierdziły powstawanie nanowłókien, a analizy biochemiczne wykazały, że struktury te są stabilne i mają stałe właściwości fizykochemiczne.

Praktyczne znaczenie odkrycia

Opracowane nanofibryle stanowią obiecującą alternatywę dla tradycyjnych antybiotyków, zwłaszcza w walce z trudnymi do leczenia infekcjami. Mogą być stosowane:

• W leczeniu zakażeń wewnątrzkomórkowych, w tym zakażeń wywoływanych przez szczepy bakterii oporne na leczenie, wobec których wiele antybiotyków jest nieskutecznych.
• Stanowią podstawę do dostarczania innych leków do komórek, ze względu na ich zdolność do przenikania przez błony komórkowe.
• W ramach kompleksowej terapii ciężkich chorób zakaźnych, takich jak gruźlica, bruceloza, salmonelloza i inne choroby wywołane przez patogeny wewnątrzkomórkowe.

Podejście to można również zastosować do tworzenia nowych materiałów i powłok o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych w celu zapobiegania zakażeniom szpitalnym.

Plany i perspektywy na przyszłość

W przyszłości naukowcy planują kontynuować testy na modelach zwierzęcych, aby potwierdzić skuteczność i bezpieczeństwo nanowłókien w organizmach żywych. Ponadto trwają prace nad optymalizacją struktury peptydów, aby zapewnić jeszcze skuteczniejsze działanie przeciwko różnym szczepom bakterii wewnątrzkomórkowych.

Zatem tworzenie samoorganizujących się nanowłókien peptydowych otwiera zupełnie nowy kierunek w rozwoju antybiotyków i materiałów biomedycznych. Podejście oparte na kontrolowanym samoorganizującym się peptydach wykazuje znaczący potencjał dla medycyny przyszłości, zwłaszcza w świetle wzrostu oporności na antybiotyki i nowych wyzwań związanych z chorobami zakaźnymi.