Антимикробные пептиды из тканей человека помогут в лечении инфекций
Итальянские и американские биологи разработали алгоритм, с помощью которого проанализировали человеческий протеом и нашли в нем 2603 белка, обладающих характеристиками антимикробных пептидов. Затем ученые синтезировали 55 из них, и оказалось, что больше половины из исследованных пептидов действительно обладают антимикробной активностью. Работа опубликована в Nature Biomedical Engineering.
Большинство антибиотиков, которые сейчас используют, открыли десятилетия назад. За это время бактерии успели потерять к ним чувствительность. Так, по данным ВОЗ, резистентность к ципрофлоксацину, которым лечат инфекции мочевыводящих путей и пневмонию, у Escherichia coli во многих странах достигла 92,9 процента, а у Klebsiella pneumoniae — 79,4 процента.
Перспективный путь получения антибиотиков — поиск новых соединений среди антимикробных пептидов, которые производят все живые организмы для защиты от патогенов. Человек здесь не является исключением, поэтому ученые из Италии и США во главе с Сесаром де ла Фуэнте-Нуньесом (Cesar de la Fuente-Nunez) из Университета Пенсильвании решили поискать вещества, обладающие противомиробной активностью, в человеческом организме. Для этого они сканировали человеческий протеом — то есть все белки, производимые людьми. Исследователи разработали скрипт Python, который искал белки с характеристиками антимикробных пептидов: длина от 8 до 50 аминокислотных остатков, положительный заряд, а также как гидрофобные, так и гидрофильные составляющие.
Поиск выявил 2603 антимикробных пептида. Оказалось, что они не имеют отношения к иммунной системе организма. Ученые выбрали 55 пептидов и синтезировали их в лаборатории, чтобы проверить их антимикробные свойства на патогенах, часто встречающихся в клинической практике — Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae и Acinetobacter baumannii.
63,6 процента исследованных пептидов полностью убивали хотя бы один из видов бактерий в колонии размером 106 клеток на миллилитр. Интересно, что если ученые комбинировали несколько антимикробных пептидов, которые производились клетками определенной ткани человеческого организма, то их активность увеличивалась. Например, комбинация антимикробных пептидов SCUB1-SKE25 и SCUB3-MLP22 из плазмы крови оказалась более эффективной против A. baumannii и P. aeruginosa у мышей с кожным абсцессом, чем эти пептиды по отдельности (p < 0,0001).
Исследователи считают, что анализ протеома человека может помочь найти не только новые антимикробные препараты, но и лекарства от других болезней среди белков, которые производит человеческий организм.
В материале «Конец прекрасной эпохи» мы рассказываем, почему антибиотики перестали бороться с инфекциями и есть ли им альтернатива.
Анастасия Кузнецова-Фантони
Обычно его находят у курящих мужчин
Молодая ирландка три недели жаловалась на нарастающую одышку и продуктивный кашель. К моменту поступления в больницу у нее развилась дыхательная недостаточность, а многочисленные исследования показали, что у нее развился альвеолярный протеиноз — очень редкое заболевание, при котором в альвеолах накапливаются белки и липиды сурфактанта. Случай описан в BMJ Case Reports. При альвеолярном протеинозе из-за дефекта работы легочных макрофагов в альвеолах накапливаются остатки фосфолипидов и белков сурфактанта. Это происходит из-за отсутствия гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ), против которого начинают вырабатываться аутоантитела. В большинстве случаев такой протеиноз развивается у злостных курильщиков и встречается у 7-27 человек на миллион населения, чаще у мужчин. При врожденных формах протеиноза наблюдаются дефекты генов сурфактанта и ГМ-СКФ. Кара Луиза Уэлдрик (Cara Louise Weldrick) с коллегами из Университетской больницы Лимерика описали случай легочного протеиноза у молодой женщины с биполярным расстройством и гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью. Она обратилась к врачам с жалобами на продуктивный кашель и нарастающую одышку. Она не курила, у нее не было профессиональных вредностей, она не выезжала за границу и не контактировала с инфекционными больными. При осмотре насыщение крови кислородом составило 83 процента, а частота дыхания — 22 дыхательных движения в минуту. При аускультации легких врачи отметили двустороннюю крепитацию в нижних отделах легких. Анализ газов артериальной крови показал дыхательную недостаточность с парциальным давлением кислорода 6,2 килопаскаля (норма 10-12), парциальным давлением углекислого газа 5,2 кПа (норма 4,6-6), pН 7,418 (норма 7,35-7,45) и содержанием бикарбоната 25,1 миллимоль на литр (норма ± 2,5). Остальные лабораторные анализы крови, в том числе на антиядерные антитела, ревматоидный фактор, антинейтрофильные цитоплазматические антитела и иммуноглобулины, были в норме. Рентгенография грудной клетки показала обширные двусторонние инфильтраты в нижних долях легких. Компьютерная томография грудной клетки выявила диффузные двусторонние затемнения по типу «матового стекла» с утолщением междолевой плевры. Жидкость из бронхоальвеолярного лаважа имела характерный молочный оттенок, и в ней не обнаружили патогенных микроорганизмов. Трансбронхиальная биопсия и цитологическое исследование жидкости бронхоальвеолярного лаважа показали обилие гранулированного и уплотненного белкового материала. Врачи провели дополнительное исследование и обнаружили антитела к ГМ-КСФ, что дало основание для диагноза легочного альвеолярного протеиноза. На момент написания статьи врачи сообщали о тотальном промывании легких у пациентки, ее также включили в клиническое исследование ингаляционной рекомбинантной терапии ГМ-КСФ. Одышка может быть симптомом самых разных заболеваний и повреждений легких. Например, она может возникать из-за псевдоопухоли легкого, повреждения легкого лекарством или надрыва легкого из-за ковида.