Samosestavljajoče se peptidne nanofibrile, ustvarjene za boj proti znotrajceličnim bakterijskim okužbam

Raziskovalci so razvili novo vrsto samosestavljajočih se peptidnih nanofibril z edinstvenimi lastnostmi, ki jim omogočajo učinkovito uničevanje znotrajceličnih patogenih bakterij. Rezultati te pomembne študije so objavljeni v reviji Science Advances.

Kaj je bistvo novega pristopa?

Znotrajcelične bakterije predstavljajo resen medicinski izziv, ker se skrivajo pred imunskim sistemom in so pogosto odporne na tradicionalne antibiotike. Da bi premagali te izzive, je skupina znanstvenikov pod vodstvom dr. W. Yuja razvila peptidne molekule, ki se lahko same sestavijo v stabilne nanofibrile in imajo izrazito protimikrobno delovanje.

Peptidi so bili skrbno zasnovani s specifičnim ravnovesjem hidrofobnih in hidrofilnih aminokislinskih ostankov. Prav ta zasnova jim omogoča, da spontano tvorijo vlaknaste strukture, imenovane nanofibrile. Te strukture so stabilne v bioloških okoljih in odporne na encimsko razgradnjo, kar znatno poveča njihov terapevtski potencial.

Mehanizem delovanja nanofibril

Raziskovalci so dokazali, da samosestavljajoče se nanofibrile:

1. Učinkovito prodrejo v okužene celice in mimo celičnih ovir, zahvaljujoč optimizirani kombinaciji nabitih in hidrofobnih aminokislin.
2. Dosežejo znotrajcelični prostor, kjer se nahajajo bakterijski patogeni, vključno z odpornimi sevi.
3. Motijo celovitost bakterijskih membran, kar vodi do njihove hitre smrti.

Pomembna značilnost novih nanofibril je, da imajo izrazito aktivnost znotraj okuženih celic, medtem ko imajo običajni antibiotiki težave z doseganjem takšnih bakterij in so manj učinkoviti.

Podrobnosti in rezultati raziskave

Poskusi so bili izvedeni na celičnih kulturah, okuženih z znotrajceličnimi bakterijskimi patogeni (npr. Listeria monocytogenes). Testi so pokazali:

• Visoka protimikrobna učinkovitost novih peptidov proti znotrajceličnim patogenom.
• Minimalna toksičnost za gostiteljske celice, kar dokazuje njihovo varnost za morebitno uporabo.
• Odpornost na razgradnjo s telesnimi encimi, kar omogoča uporabo nanofibril v obliki terapevtskih zdravil s podaljšanim učinkom.

Nadaljnje študije z elektronsko mikroskopijo so potrdile nastanek nanofibril, biokemijske analize pa so pokazale, da so te strukture stabilne in imajo stabilne fizikalno-kemijske lastnosti.

Praktični pomen odkritja

Razvite nanofibrile predstavljajo obetavno alternativo tradicionalnim antibiotikom, zlasti v boju proti okužbam, ki jih je težko zdraviti. Uporabljajo se lahko:

• Za zdravljenje znotrajceličnih okužb, vključno z odpornimi sevi bakterij, proti katerim so številni antibiotiki neučinkoviti.
• Kot osnova za dajanje drugih zdravil v celice zaradi njihove sposobnosti prodiranja v celične membrane.
• Kot del kompleksne terapije za hude nalezljive bolezni, kot so tuberkuloza, bruceloza, salmoneloza in druge bolezni, ki jih povzročajo znotrajcelični patogeni.

Ta pristop je mogoče prilagoditi tudi za ustvarjanje novih materialov in premazov z antimikrobnimi lastnostmi za preprečevanje bolnišničnih okužb.

Načrti in obeti za prihodnost

V prihodnosti nameravajo raziskovalci nadaljevati s testiranjem na živalskih modelih, da bi potrdili učinkovitost in varnost nanofibril v živih organizmih. Poleg tega poteka delo za optimizacijo strukture peptidov za še učinkovitejše delovanje proti različnim sevom znotrajceličnih bakterij.

Tako ustvarjanje samosestavljajočih se peptidnih nanofibril odpira povsem novo smer v razvoju antibiotikov in biomedicinskih materialov. Pristop, ki temelji na nadzorovanem samosestavljanju peptidov, kaže na pomemben potencial za medicino prihodnosti, zlasti glede na rast odpornosti na antibiotike in nove izzive nalezljivih bolezni.