Samoorganizirajući peptidni nanofibrili stvoreni za borbu protiv intracelularnih bakterijskih infekcija

Istraživači su razvili novu vrstu samoorganizirajućih peptidnih nanofibrila s jedinstvenim svojstvima koja im omogućuju učinkovito uništavanje unutarstaničnih patogenih bakterija. Rezultati ove važne studije objavljeni su u časopisu Science Advances.

Koja je suština novog pristupa?

Intracelularne bakterije predstavljaju ozbiljan medicinski izazov jer se skrivaju od imunološkog sustava i često su otporne na tradicionalne antibiotike. Kako bi prevladali te izazove, skupina znanstvenika predvođena dr. W. Yuom razvila je peptidne molekule sposobne za samosastavljanje u stabilne nanofibrile i koje posjeduju izraženu antimikrobnu aktivnost.

Peptidi su pažljivo dizajnirani sa specifičnom ravnotežom hidrofobnih i hidrofilnih aminokiselinskih ostataka. Upravo taj dizajn im omogućuje spontano formiranje vlaknastih struktura zvanih nanofibrile. Ove strukture su stabilne u biološkim okruženjima i otporne na enzimsku razgradnju, što značajno povećava njihov terapijski potencijal.

Mehanizam djelovanja nanofibrila

Istraživači su pokazali da samosastavljajuće nanofibrile:

1. Učinkovito prodiru u zaražene stanice, zaobilazeći stanične barijere, zahvaljujući optimiziranoj kombinaciji nabijenih i hidrofobnih aminokiselina.
2. Dosežu unutarstanični prostor gdje se nalaze bakterijski patogeni, uključujući rezistentne sojeve.
3. Oni narušavaju integritet bakterijskih membrana, što dovodi do njihove brze smrti.

Važna značajka novih nanofibrila je da imaju izraženu aktivnost unutar zaraženih stanica, dok konvencionalni antibiotici teško dopiru do takvih bakterija i manje su učinkoviti.

Detalji i rezultati istraživanja

Eksperimenti su provedeni na staničnim kulturama zaraženim unutarstaničnim bakterijskim patogenima (npr. Listeria monocytogenes). Testovi su otkrili:

• Visoka antimikrobna učinkovitost novih peptida protiv unutarstaničnih patogena.
• Minimalna toksičnost za stanice domaćina, što pokazuje njihovu sigurnost za potencijalnu upotrebu.
• Otpornost na razgradnju tjelesnim enzimima, što omogućuje upotrebu nanofibrila u obliku terapijskih lijekova s produljenim učinkom.

Daljnja istraživanja korištenjem elektronske mikroskopije potvrdila su stvaranje nanofibrila, a biokemijske analize pokazale su da su te strukture stabilne i imaju stabilne fizikalno-kemijske karakteristike.

Praktični značaj otkrića

Razvijeni nanofibrili predstavljaju obećavajuću alternativu tradicionalnim antibioticima, posebno u borbi protiv infekcija koje je teško liječiti. Mogu se koristiti:

• Za liječenje unutarstaničnih infekcija, uključujući rezistentne sojeve bakterija protiv kojih su mnogi antibiotici neučinkoviti.
• Kao osnova za dostavu drugih lijekova u stanice, zbog njihove sposobnosti prodiranja u stanične membrane.
• Kao dio kompleksne terapije za teške zarazne bolesti poput tuberkuloze, bruceloze, salmoneloze i drugih bolesti uzrokovanih unutarstaničnim patogenima.

Ovaj pristup se također može prilagoditi za stvaranje novih materijala i premaza s antimikrobnim svojstvima za sprječavanje bolničkih infekcija.

Budući planovi i izgledi

U budućnosti istraživači planiraju nastaviti s testiranjem na životinjskim modelima kako bi potvrdili učinkovitost i sigurnost nanofibrila u živim organizmima. Osim toga, u tijeku je rad na optimizaciji strukture peptida za još učinkovitije djelovanje protiv različitih sojeva unutarstaničnih bakterija.

Dakle, stvaranje samoorganizirajućih peptidnih nanofibrila otvara potpuno novi smjer u razvoju antibiotika i biomedicinskih materijala. Pristup temeljen na kontroliranom samoorganiziranju peptida pokazuje značajan potencijal za medicinu budućnosti, posebno s obzirom na rast otpornosti na antibiotike i nove izazove zaraznih bolesti.