Самосглобяващи се пептидни нанофибрили, създадени за борба с вътреклетъчни бактериални инфекции

Изследователи са разработили нов тип самосглобяващи се пептидни нанофибрили с уникални свойства, които им позволяват ефективно да унищожават вътреклетъчните патогенни бактерии. Резултатите от това важно проучване са публикувани в списание Science Advances.

Каква е същността на новия подход?

Вътреклетъчните бактерии представляват сериозно медицинско предизвикателство, защото се крият от имунната система и често са резистентни на традиционните антибиотици. За да преодолеят тези предизвикателства, група учени, водени от д-р У. Ю, разработиха пептидни молекули, способни да се самосглобяват в стабилни нанофибрили и притежаващи изразена антимикробна активност.

Пептидите са внимателно проектирани със специфичен баланс от хидрофобни и хидрофилни аминокиселинни остатъци. Именно този дизайн им позволява спонтанно да образуват влакнести структури, наречени нанофибрили. Тези структури са стабилни в биологични среди и устойчиви на ензимно разграждане, което значително увеличава техния терапевтичен потенциал.

Механизъм на действие на нанофибрилите

Изследователите демонстрираха, че самосглобяващите се нанофибрили:

1. Те ефективно проникват в заразените клетки, заобикаляйки клетъчните бариери, благодарение на оптимизирана комбинация от заредени и хидрофобни аминокиселини.
2. Те достигат до вътреклетъчното пространство, където се намират бактериалните патогени, включително резистентни щамове.
3. Те нарушават целостта на бактериалните мембрани, което води до бързата им смърт.

Важна характеристика на новите нанофибрили е, че те имат изразена активност вътре в заразените клетки, докато конвенционалните антибиотици трудно достигат до такива бактерии и са по-малко ефективни.

Детайли и резултати от изследването

Експериментите са проведени върху клетъчни култури, инфектирани с вътреклетъчни бактериални патогени (напр. Listeria monocytogenes). Тестовете разкриха:

• Висока антимикробна ефикасност на нови пептиди срещу вътреклетъчни патогени.
• Минимална токсичност за клетките гостоприемници, което демонстрира тяхната безопасност за потенциална употреба.
• Устойчивост на разграждане от телесни ензими, което позволява използването на нанофибрили под формата на терапевтични лекарства с удължен ефект.

По-нататъшни изследвания с помощта на електронна микроскопия потвърдиха образуването на нанофибрили, а биохимичните анализи показаха, че тези структури са стабилни и имат стабилни физикохимични характеристики.

Практическо значение на откритието

Разработените нанофибрили представляват обещаваща алтернатива на традиционните антибиотици, особено в борбата с трудни за лечение инфекции. Те могат да бъдат използвани:

• За лечение на вътреклетъчни инфекции, включително резистентни щамове на бактерии, срещу които много антибиотици са неефективни.
• Като основа за доставянето на други лекарства в клетките, поради способността им да проникват в клетъчните мембрани.
• Като част от комплексна терапия при тежки инфекциозни заболявания като туберкулоза, бруцелоза, салмонелоза и други заболявания, причинени от вътреклетъчни патогени.

Този подход може да бъде адаптиран и за създаване на нови материали и покрития с антимикробни свойства за предотвратяване на вътреболнични инфекции.

Бъдещи планове и перспективи

В бъдеще изследователите планират да продължат тестовете върху животински модели, за да потвърдят ефективността и безопасността на нанофибрилите в живите организми. Освен това се работи по оптимизиране на структурата на пептидите за още по-ефективно действие срещу различни щамове на вътреклетъчни бактерии.

По този начин, създаването на самосглобяващи се пептидни нанофибрили открива напълно нова посока в разработването на антибиотици и биомедицински материали. Подходът, базиран на контролирано самосглобяване на пептиди, демонстрира значителен потенциал за медицината на бъдещето, особено в светлината на нарастващата антибиотична резистентност и новите предизвикателства на инфекциозните заболявания.