Der menschliche Körper produziert viele Peptide, die dem Immunsystem helfen, Angriffen von Krankheitserregern zu widerstehen. Und wie sich herausstellte, gibt es unter ihnen Kandidaten für die Rolle starker antimikrobieller Medikamente.
In der neuen Arbeit suchten Forscher am Massachusetts Institute of Technology zusammen mit italienischen Kollegen nach Verbindungen, die als Grundlage für eine neue Generation von Antibiotika dienen könnten, die Superbugs besiegen. Denken Sie daran, dass viele existierende Medikamente ihre Stärke verlieren: Mikroorganismen haben bereits Resistenzen gegen die meisten von ihnen entwickelt.
Frühere Arbeiten zeigen, dass es sich lohnt, nach neuen Waffen zu suchen. Wirksame Verbindungen wurden zum Beispiel in der Milch des Schnabeltiers, in den Drüsen von Klapperschlangen und im Tabak gefunden.
Aber nicht nur Organismen von Tieren und Pflanzen stoßen die Angriffe einer Vielzahl pathogener Bakterien ab. Der menschliche Körper ist auch ständigen Überfällen von Krankheitserregern ausgesetzt, und es ist nicht verwunderlich, dass dieses "Haus" ein eigenes System zur Abwehr von Bedrohungen entwickelt hat.
Fachleute haben sich auf den Magen-Darm-Trakt konzentriert, da seine bakterielle Zusammensetzung am vielfältigsten und zahlreichsten ist. Das Team suchte nach Verbindungen, die an Abwehrmechanismen beteiligt sind. Am häufigsten wird diese Rolle von Verdauungsenzymen und Peptiden übernommen. Während viele davon nicht stark genug sind, um als Antibiotika verwendet zu werden, können sie Forschern Hinweise geben und angeben, welche "Optimierungen" für neue Medikamente erforderlich sind.
„Diese Peptide sind wirklich eine großartige Vorlage für das Engineering. Die Idee ist, die synthetische Biologie zu nutzen und sie weiter zu modifizieren, um sie leistungsfähiger zu machen “, erklärt einer der führenden Autoren der neuen Arbeit, Cesar de la Fuente-Nunez (Cesar de la Fuente-Nunez).
Zusammen mit seinen Kollegen entdeckte er fast zweitausend vielversprechende Verbindungen. Anschließend wurden sie mit einem speziellen Algorithmus getestet, der Ähnlichkeiten mit bereits bekannten antimikrobiellen Peptiden aufzeigt.
„Dies ist eine Data-Mining-Methode, mit der sich Peptide leicht finden lassen, die zuvor noch nicht untersucht wurden. Wir haben Modelle, von denen wir wissen, dass sie mit klassischen antimikrobiellen Peptiden assoziiert sind, und die Suchmaschine findet über die Datenbank Proben, die denen ähneln, die Bakterien abtöten “, sagt der Forscher.
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Das Programm half bei der Auswahl von 800 geeigneten Peptiden, und Experten setzen bereits auf eines davon. Diese Verbindung heißt Pepsinogen. Es wird im Magen produziert und ist an der Verdauung von Nahrungsmitteln beteiligt.
Einige Fragmente dieses Peptids, die ein Nebenprodukt des Verdauungsprozesses sind, wurden vom Algorithmus als "potentiell antimikrobiell" markiert. Ihre Funktion war zuvor nicht untersucht worden, daher hatten die Experten eine neue Richtung, mit der sie arbeiten konnten.
Um zu testen, wie stark diese angezeigten Pepsinogenfragmente sein könnten, führten die Forscher Labortests in einer Petrischale durch. Sie verwendeten mehrere "verschiedene" Krankheitserreger - Salmonella, E. coli und Pseudomonas aeruginosa.
Es stellte sich heraus, dass das Peptid diese Bakterien nicht nur in einer sauren Umgebung (wie im Magen), sondern auch bei einem neutralen Säuregehalt effektiv zerstört.
Tests an Mäusen haben auch gezeigt, dass Pepsinogenfragmente Hautinfektionen abtöten können, die durch Pseudomonas aeruginosa verursacht werden.
In der nächsten Phase der Arbeit müssen die Wissenschaftler den Wirkungsmechanismus des Peptids herausfinden und einen Weg finden, es noch leistungsfähiger zu machen. Darüber hinaus prüfen sie weiterhin andere vom Algorithmus ausgewählte Verbindungen.
Ein wissenschaftlicher Artikel über die Ergebnisse der aktuellen Arbeit wurde in der ACS Synthetic Biology veröffentlicht.
Julia Vorobyova
