Samoskladajúce sa peptidové nanofibrily vytvorené na boj proti intracelulárnym bakteriálnym infekciám

Výskumníci vyvinuli nový typ samoorganizujúcich sa peptidových nanofibríl s jedinečnými vlastnosťami, ktoré im umožňujú účinne ničiť intracelulárne patogénne baktérie. Výsledky tejto dôležitej štúdie sú publikované v časopise Science Advances.

Aká je podstata nového prístupu?

Intracelulárne baktérie predstavujú vážnu medicínsku výzvu, pretože sa skrývajú pred imunitným systémom a často sú rezistentné voči tradičným antibiotikám. Aby skupina vedcov pod vedením Dr. W. Yua prekonala tieto výzvy, vyvinula peptidové molekuly schopné samoskladania do stabilných nanofibríl a s výraznou antimikrobiálnou aktivitou.

Peptidy boli starostlivo navrhnuté so špecifickou rovnováhou hydrofóbnych a hydrofilných aminokyselinových zvyškov. Práve tento dizajn im umožňuje spontánne vytvárať vláknité štruktúry nazývané nanofibrily. Tieto štruktúry sú stabilné v biologickom prostredí a odolné voči enzymatickej degradácii, čo výrazne zvyšuje ich terapeutický potenciál.

Mechanizmus účinku nanofibríl

Výskumníci preukázali, že samoskladajúce sa nanofibrily:

1. Vďaka optimalizovanej kombinácii nabitých a hydrofóbnych aminokyselín účinne prenikajú do infikovaných buniek a obchádzajú bunkové bariéry.
2. Dostávajú sa do vnútrobunkového priestoru, kde sa nachádzajú bakteriálne patogény vrátane rezistentných kmeňov.
3. Narúšajú integritu bakteriálnych membrán, čo vedie k ich rýchlej smrti.

Dôležitou vlastnosťou nových nanofibríl je, že majú výraznú aktivitu vo vnútri infikovaných buniek, zatiaľ čo konvenčné antibiotiká majú problém dosiahnuť takéto baktérie a sú menej účinné.

Podrobnosti a výsledky výskumu

Experimenty sa uskutočnili na bunkových kultúrach infikovaných intracelulárnymi bakteriálnymi patogénmi (napr. Listeria monocytogenes). Testy odhalili:

• Vysoká antimikrobiálna účinnosť nových peptidov proti intracelulárnym patogénom.
• Minimálna toxicita pre hostiteľské bunky, čo dokazuje ich bezpečnosť pre potenciálne použitie.
• Odolnosť voči degradácii telesnými enzýmami, čo umožňuje použitie nanofibríl vo forme terapeutických liečiv s predĺženým účinkom.

Ďalšie štúdie s použitím elektrónovej mikroskopie potvrdili tvorbu nanofibríl a biochemické analýzy ukázali, že tieto štruktúry sú stabilné a majú stabilné fyzikálno-chemické vlastnosti.

Praktický význam objavu

Vyvinuté nanofibrily predstavujú sľubnú alternatívu k tradičným antibiotikám, najmä v boji proti infekciám, ktoré sa ťažko liečia. Môžu byť použité:

• Na liečbu intracelulárnych infekcií vrátane rezistentných kmeňov baktérií, proti ktorým je mnoho antibiotík neúčinných.
• Ako základ pre dodávanie iných liekov do buniek, vďaka ich schopnosti prenikať cez bunkové membrány.
• Ako súčasť komplexnej terapie závažných infekčných ochorení, ako je tuberkulóza, brucelóza, salmonelóza a iné ochorenia spôsobené intracelulárnymi patogénmi.

Tento prístup je možné prispôsobiť aj na vytvorenie nových materiálov a náterov s antimikrobiálnymi vlastnosťami na prevenciu nozokomiálnych infekcií.

Plány a vyhliadky do budúcnosti

V budúcnosti plánujú výskumníci pokračovať v testovaní na zvieracích modeloch, aby potvrdili účinnosť a bezpečnosť nanofibríl v živých organizmoch. Okrem toho prebiehajú práce na optimalizácii štruktúry peptidov pre ešte účinnejší účinok proti rôznym kmeňom intracelulárnych baktérií.

Vytvorenie samoskladajúcich sa peptidových nanofibríl tak otvára úplne nový smer vo vývoji antibiotík a biomedicínskych materiálov. Prístup založený na riadenom samoskladaní peptidov demonštruje významný potenciál pre medicínu budúcnosti, najmä vzhľadom na rast antibiotickej rezistencie a nové výzvy infekčných chorôb.