Samouskládající se peptidové nanofibrily vytvořené pro boj s intracelulárními bakteriálními infekcemi

Vědci vyvinuli nový typ samouskládacích peptidových nanofibril s jedinečnými vlastnostmi, které jim umožňují účinně ničit intracelulární patogenní bakterie. Výsledky této důležité studie jsou publikovány v časopise Science Advances.

Jaká je podstata nového přístupu?

Intracelulární bakterie představují vážnou lékařskou výzvu, protože se skrývají před imunitním systémem a často jsou rezistentní vůči tradičním antibiotikům. Aby skupina vědců pod vedením Dr. W. Yu tyto výzvy překonala, vyvinula peptidové molekuly schopné samouspořádání do stabilních nanofibril a s výraznou antimikrobiální aktivitou.

Peptidy byly pečlivě navrženy se specifickou rovnováhou hydrofobních a hydrofilních aminokyselinových zbytků. Právě tento design jim umožňuje spontánně vytvářet vláknité struktury zvané nanofibrily. Tyto struktury jsou stabilní v biologickém prostředí a odolné vůči enzymatické degradaci, což významně zvyšuje jejich terapeutický potenciál.

Mechanismus účinku nanofibril

Výzkumníci prokázali, že samouspořádávající se nanofibrily:

1. Díky optimalizované kombinaci nabitých a hydrofobních aminokyselin účinně pronikají do infikovaných buněk a obcházejí buněčné bariéry.
2. Dostávají se do intracelulárního prostoru, kde se nacházejí bakteriální patogeny, včetně rezistentních kmenů.
3. Narušují integritu bakteriálních membrán, což vede k jejich rychlé smrti.

Důležitou vlastností nových nanofibril je, že mají výraznou aktivitu uvnitř infikovaných buněk, zatímco konvenční antibiotika se k takovým bakteriím obtížně dostanou a jsou méně účinná.

Podrobnosti a výsledky výzkumu

Experimenty byly provedeny na buněčných kulturách infikovaných intracelulárními bakteriálními patogeny (např. Listeria monocytogenes). Testy odhalily:

• Vysoká antimikrobiální účinnost nových peptidů proti intracelulárním patogenům.
• Minimální toxicita pro hostitelské buňky, což prokazuje jejich bezpečnost pro potenciální použití.
• Odolnost vůči degradaci tělesnými enzymy, což umožňuje použití nanofibril ve formě terapeutických léčiv s prodlouženým účinkem.

Další studie s využitím elektronové mikroskopie potvrdily vznik nanofibril a biochemické analýzy ukázaly, že tyto struktury jsou stabilní a mají stabilní fyzikálně-chemické vlastnosti.

Praktický význam objevu

Vyvinuté nanofibrily představují slibnou alternativu k tradičním antibiotikům, zejména v boji proti obtížně léčitelným infekcím. Mohou být použity:

• K léčbě intracelulárních infekcí, včetně rezistentních kmenů bakterií, proti kterým je mnoho antibiotik neúčinných.
• Jako základ pro podávání dalších léků do buněk, a to díky jejich schopnosti pronikat buněčnými membránami.
• Jako součást komplexní terapie závažných infekčních onemocnění, jako je tuberkulóza, brucelóza, salmonelóza a další onemocnění způsobená intracelulárními patogeny.

Tento přístup lze také upravit k vytvoření nových materiálů a povlaků s antimikrobiálními vlastnostmi pro prevenci nozokomiálních infekcí.

Plány a vyhlídky do budoucna

V budoucnu plánují vědci pokračovat v testování na zvířecích modelech, aby potvrdili účinnost a bezpečnost nanofibril v živých organismech. Kromě toho probíhají práce na optimalizaci struktury peptidů pro ještě účinnější působení proti různým kmenům intracelulárních bakterií.

Vytvoření samouskládacích peptidových nanofibril tak otevírá zcela nový směr ve vývoji antibiotik a biomedicínských materiálů. Přístup založený na řízené samouskládání peptidů ukazuje významný potenciál pro medicínu budoucnosti, zejména s ohledem na růst rezistence na antibiotika a nové výzvy infekčních onemocnění.