Ученые получили антибиотик на основе яда азиатской осы

Американские и бразильские ученые получили из яда азиатской осы токсичный белок, убивающий бактерии, невосприимчивые к известным антибиотикам, и путем генетической модификации сделали его безопасным для людей. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Фото из открытых источников

Известно, что многие виды болезнетворных бактерий выработали устойчивость к существующим лекарствам. При этом, по оценкам ученых, на бактериальные инфекции приходится примерно одна пятая всех смертей в мире. Поэтому ученые разных стран постоянно ищут новые антибактериальные средства.

Биологи из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета обнаружили, что ключевой ингредиент яда азиатской осы Vespula lewisii — пептид мастопаран-L, или mast-L — разрушает бактериальную мембрану, что приводит к гибели опасных патогенов.

В то же время, этот белок, в целом неопасный для человека в небольших дозах, все же достаточно токсичен. Он разрушает эритроциты и вызывает аллергическую воспалительную реакцию, которая у восприимчивых людей может вызвать анафилактический шок и даже привести к смерти в результате резкого падения артериального давления и остановки дыхания.

Ученые поставили себе задачу усилить антибактериальные свойства мастопарана-L и сделать его при этом безопасным для людей. Путем цифровой обработки данных базы известных антимикробных пептидов они выявили так называемый пентапептидный мотив, связанный с сильной активностью против бактерий.

Затем исследователи заменили участок на одном конце mast-L, который считается основным источником токсичности для человеческих клеток, этим пентапептидным мотивом, получив модифицированный вариант белка mast-МО.

Опыты на мышах показали, что mast-МО хорошо защищает животных от смертельных бактериальных инфекций, таких как кишечная палочка Escherichia coli и золотистый стафилококк Staphylococcus aureus без серьезных побочных эффектов. Эффективность mast-МО в этих тестах оказалась сопоставимой с существующими антибиотиками, такими как гентамицин и имипенем.

"Для лечения постоянно растущего числа лекарственно-устойчивых инфекций срочно необходимы новые антибиотики, а яды — неиспользованный источник потенциальных лекарств, — приводятся в пресс-релизе Пенсильванского университета слова руководителя исследования, доцента кафедры психиатрии, микробиологии и биоинженерии Сезара де ла Фуэнте (César de la Fuente). — Принципы и подходы, которые мы использовали в этом исследовании, можно применить для понимания антимикробных и иммуномодулирующих свойств пептидных молекул и для создания новых методов лечения".

Авторы экспериментально доказали, что mast-МО убивает бактерии, делая их внешние мембраны более пористыми. Помимо прямого действия, это облегчает проникновение внутрь бактериальных клеток совместно вводимых антибиотиков. В то же время mast-MO подавляет вредную иммунную сверхреакцию, которая при некоторых бактериальных инфекциях приводит к тяжелым осложнениям.

Исследователи создали десятки вариантов mast-MO и отобрали среди них те, которые значительно усиливают антимикробный ответ без токсичности для клеток человека. Ученые надеются, что на основе этих молекул будут созданы новые антибиотики, а также они планируют продолжить изучение ядов для поиска новых кандидатов на роль антибактериальных средств.