Созданы самособирающиеся пептидные нанофибриллы для борьбы с внутриклеточными бактериальными инфекциями

Исследователи разработали новый тип самособирающихся пептидных нанофибрилл, обладающих уникальными свойствами, которые позволяют эффективно уничтожать внутриклеточные патогенные бактерии. Результаты этого важного исследования опубликованы в журнале Science Advances.

В чём суть нового подхода?

Внутриклеточные бактерии представляют серьёзную медицинскую проблему, поскольку они скрываются от иммунной системы и часто оказываются устойчивыми к традиционным антибиотикам. Чтобы преодолеть эти сложности, группа учёных под руководством доктора W. Yu разработала пептидные молекулы, способные к самосборке в устойчивые нанофибриллы и обладающие ярко выраженной антимикробной активностью.

Пептиды были тщательно сконструированы с определённым балансом гидрофобных и гидрофильных аминокислотных остатков. Именно такой дизайн позволяет им спонтанно образовывать волокнистые структуры — нанофибриллы. Эти структуры стабильны в биологических средах и устойчивы к ферментативному расщеплению, что значительно увеличивает их терапевтический потенциал.

Механизм действия нанофибрилл

Исследователи продемонстрировали, что самособирающиеся нанофибриллы:

1. Эффективно проникают в инфицированные клетки, минуя клеточные барьеры, благодаря оптимизированному сочетанию заряженных и гидрофобных аминокислот.
2. Достигают внутриклеточного пространства, где находятся бактериальные патогены, в том числе устойчивые штаммы.
3. Нарушают целостность мембран бактерий, приводя к их быстрой гибели.

При этом важной особенностью новых нанофибрилл стало то, что они обладают выраженной активностью именно внутри заражённых клеток, тогда как обычные антибиотики с трудом достигают таких бактерий и оказываются менее эффективны.

Подробности исследований и результаты

Эксперименты проводились на клеточных культурах, заражённых внутриклеточными бактериальными патогенами (например, Listeria monocytogenes). В ходе испытаний было установлено:

• Высокая антимикробная эффективность новых пептидов против внутриклеточных патогенов.
• Минимальная токсичность по отношению к клеткам хозяина, что демонстрирует их безопасность для потенциального применения.
• Устойчивость к деградации ферментами организма, что позволяет использовать нанофибриллы в виде терапевтических препаратов с пролонгированным эффектом.

Дополнительные исследования с использованием электронной микроскопии подтвердили образование нанофибрилл, а биохимические анализы показали, что данные структуры устойчивы и обладают стабильными физико-химическими характеристиками.

Практическая значимость открытия

Разработанные нанофибриллы представляют собой многообещающую альтернативу традиционным антибиотикам, особенно в борьбе с инфекциями, которые сложно лечить. Их можно применять:

• Для терапии внутриклеточных инфекций, включая устойчивые штаммы бактерий, против которых многие антибиотики бессильны.
• Как основу для доставки других лекарственных средств внутрь клеток, благодаря их способности проникать через клеточные мембраны.
• В составе комплексной терапии тяжёлых инфекционных заболеваний, таких как туберкулёз, бруцеллёз, сальмонеллёз и других заболеваний, вызываемых внутриклеточными патогенами.

Также этот подход может быть адаптирован для создания новых материалов и покрытий, обладающих антимикробными свойствами для профилактики внутрибольничных инфекций.

Дальнейшие планы и перспективы

В будущем исследователи планируют продолжить испытания на животных моделях, чтобы подтвердить эффективность и безопасность нанофибрилл в условиях живого организма. Кроме того, ведётся работа по оптимизации структуры пептидов для ещё более эффективного действия против различных штаммов внутриклеточных бактерий.

Таким образом, создание самособирающихся пептидных нанофибрилл открывает совершенно новое направление в области разработки антибиотиков и биомедицинских материалов. Подход, основанный на управляемой самосборке пептидов, демонстрирует значительный потенциал для медицины будущего, особенно в свете роста антибиотикорезистентности и новых вызовов инфекционных заболеваний.