Антимикробные пептиды, упакованные в наночастицы, уничтожают патогенные бактерии
Растущая устойчивость бактерий к антибиотикам – глобальная проблема современной медицины. Особенно плохо дело обстоит с грамотрицательными бактериями – их двойная мембрана резко затрудняет проникновение антимикробных средств в клетку
Исследователи из Массачусетского технологического института (США) использовали для лечения мышей, зараженных грамотрицательными бактериями Pseudomonas aeruginosa, антимикробные пептиды, упакованные в кремниевые наночастицы. Это позволило резко снизить число патогенных бактерий в легких у животных. Этот подход может быть использован также в терапии таких трудных для лечения инфекций как туберкулез.
Стратегию доставки лекарства в клетку с помощью наночастиц ученые ранее использовали для лечения рака. В случае бактериальных инфекций, как и в случае опухолей, важно доставить препарат в конкретные клетки, минимизировав при этом его влияние на здоровые ткани организма-хозяина.
Читайте также: Прирожденные убийцы: лизины бактериофагов как антимикробные средства
В связи с тем, что бактерии все чаще демонстрируют устойчивость к антибиотикам, ученые ведут поиск альтернативных методов борьбы с инфекциями. Так, активизировались исследования антимикробных пептидов – природных защитных пептидов, вырабатываемых практически всеми живыми организмами. Антимикробные пептиды чаще всего убивают бактерии, разрушая их мембраны, а также вмешиваясь в различные клеточные процессы.
Читайте также: Смогут ли антимикробные пептиды заменить антибиотики?
Для повышения эффективности антимикробных пептидов ученые создали ряд конструкций, в которые, помимо собственно антимикробного пептида, взаимодействующего с клеточной стенкой бактерии-мишени, входил также синтетический бактериальный токсин, называемый KLAKAK. Наилучшим образом себя показал тандем из токсина с антимикробным пептидом лактоферрином: он убивал Pseudomonas aeruginosa в 30 раз эффективнее свободного лактоферрина. При этом токсическое действие конструкции на клетки человека было минимальным.
Для того, чтобы сделать тандем из пептида с токсином еще более безопасным, ученые упаковали его в кремниевые наночастицы. Мышам их вводили интратрахеально. Для людей планируется создание лекарственной формы, которую можно будет вдыхать.
У мышей после введения наночастиц, содержащих антимикробную конструкцию, наблюдалось снижение числа бактерий в легких в миллион раз по сравнению с контрольной группой, не получившей лечения. При этом средство было эффективно и против устойчивых к антибиотикам штаммов Pseudomonas.
Авторы также исследуют возможность использования антимикробных пептидов для доставки в грамотрицательные бактерии антибиотиков против грамположительных бактерий, которые сами не могут проникнуть сквозь двойную мембрану.
Читайте также: Как наночастицы могут помочь в борьбе с бактериями
* Ester J. Kwon, Matthew Skalak, Alessandro Bertucci, Gary Braun, Francesco Ricci, Erkki Ruoslahti, Michael J. Sailor, Sangeeta N. Bhatia (2017) Porous Silicon Nanoparticle Delivery of Tandem Peptide Anti-Infectives for the Treatment of Pseudomonas aeruginosa Lung Infections // Advanced Materials, 12 July 2017; 1701527. DOI: 10.1002/adma.201701527
На фото: Pseudomonas aeruginosa (синий цвет), сканирующая электронная микроскопия.
