Медная пуля для туберкулеза

23-е октября, 2018 - Kim Krieger –пресс служба UConn

Бактерия Mycobacterium tuberculosis. Молекула (во вкладке) показывает активную часть пептида, отдел, связывающий медь. (Изображение любезно предоставлено лабораторией Alfredo Angeles-Boza)

Туберкулез – это коварная болезнь. Бактерия скрывается от антибиотиков в тех иммунных клетках, которые должны ее убивать, что делает лечение долгим и трудным. Но в ноябрьском выпуске ACS Infectious Diseases (журнала Американского Химического Общества «Инфекционные болезни»), химики из UConn сообщают о новом антибиотике, который находит и убивает бактерии туберкулеза всюду, где бы они не спрятались.

Туберкулез стоит на первом месте в мире среди причин смерти от инфекционных заболеваний. В настоящий момент инфицировано около 25-и процентов населения планеты. У большинства эта инфекция остается спящей, но у одного из 10-и она становится активной, заразной и без лечения часто смертельной.

Туберкулёз вызывается бактерией Mycobacterium tuberculosis. Ввиду уникального образа жизни микобактерий, при которой они позволяют себя съесть иммунным клеткам макрофагам, внутри которых они растут, эту инфекцию очень трудно вылечить. Люди, зараженные туберкулезом, обычно должны усердно принимать целый коктейль из антибиотиков в течение многих месяцев, потому что бактерии только тогда становятся чувствительными к антибиотикам, когда они покидают родные макрофаги, чтобы найти себе новые для внедрения.

Химик из UConn Alfredo Angeles-Boza и затем его студент-выпускник, Daben Libardo вместе с коллегами Индийского Научного Института, Института Макса Планка и Массачусетского технологического института решили создать антибиотик, который сможет проникать в макрофаги и убивать скрывающиеся там микобактерии. Angeles-Boza и Libardo ранее работали с антибиотиками, которые производят рыбы, асцидии и другие морские организмы. Многие из этих морских организмов производят антибиотические пептиды – маленькие частицы вещества, подобного белку, которое обладает особой способностью: когда они связываются с атомами меди, они придают ей способность изменять ее электрический заряд от +2 до +3 и обратно. Медь с таким свойством становится агрессивной и может отрывать электроны от одних молекул и присоединять их к другим, в частности, к молекулам, содержащим кислород. Кислородсодержащие молекулы становятся свободными радикалами, - опасными химическими соединениями, которые атакуют все, что встречают, включая микобактерии.

Человеческие макрофаги, зараженные микобактериями, также используют медь для атаки на бактерии, но они делают это менее утонченным способом. Они захватывают бактерии в пузырек и затем вводят в него ионы меди с зарядом +1, т.е. примешивают атомы меди с зарядом плюс один (Cu+) к пузырьку. Но микобактерии могут с этим бороться. Для них пузырек надежная гавань, и ионы Cu+ просто мелькая неприятность. Бактерии могут забирать избыточный электрон у меди и превращать Cu+ в Cu2+. Таким образом, медь становится неактивной и безопасной. И когда достаточное число ионов Cu2+ окружают микобактерии, то другие, более опасные ионы меди, не могут к ним проникнуть.

Окруженные обезоруженной медью, “бактерии могут расти в мире и это элегантно!” – говорит Angeles-Boza. Но если идти путем Angeles-Boza и Libardo, то камуфляж микобактерий станет для них гибелью. Если пептиды антибиотиков подойдут ближе к ионам меди, они могут захватить хотя бы один из них и снова вооружить. Проблема в том, как доставить пептиды ближе к бактериям.

Для решения этой проблемы химики поместили пептиды в пузырьки, подобные таковым у клеток, которые используют их для перемещения блоков из составляющих белка и прочих питательных веществ. Если бактерии поглощают такую закуску, пептиды действуют химически и убивают их.

Антибиотический пептид, разработанный Libardo и Angeles Boza эффективно убивает микобактерии в макрофагах в лабораторных условиях, но еще не способен вылечить туберкулез у мышей, - у пептидных лекарств есть много проблем, которые делают из ненадежными при использовании у млекопитающих. Следующим шагом исследования является разработка более мелких молекул с подобным химическим принципом действия, чтобы использовать их в виде таблеток, как большинство обычных антибиотиков.

источник: 2018 - Kim Krieger –пресс служба UConn