Het menselijk lichaam produceert veel peptiden die het immuunsysteem helpen aanvallen van ziekteverwekkers te weerstaan. En het bleek dat er onder hen kandidaten zijn voor de rol van krachtige antimicrobiële geneesmiddelen.
In het nieuwe werk waren onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology, samen met Italiaanse collega's, op zoek naar verbindingen die zouden kunnen dienen als basis voor een nieuwe generatie antibiotica die superbacteriën zullen verslaan. Bedenk dat veel bestaande medicijnen hun kracht aan het verliezen zijn: micro-organismen hebben al resistentie ontwikkeld tegen de meeste van hen.
Uit eerder werk blijkt dat het zoeken naar nieuwe wapens de moeite waard is om naar de natuur te kijken. Effectieve verbindingen zijn bijvoorbeeld gevonden in de melk van het vogelbekdier, in de klieren van ratelslangen en in tabak.
Maar niet alleen organismen van dieren en planten stoten de aanvallen van een groot aantal pathogene bacteriën af. Het menselijk lichaam is ook voortdurend bezig met aanvallen van ziekteverwekkers en het is niet verwonderlijk dat dit "huis" zijn eigen verdedigingssysteem tegen bedreigingen heeft ontwikkeld.
Specialisten hebben zich geconcentreerd op het maagdarmkanaal, aangezien de bacteriële samenstelling het meest divers en talrijk is. Het team zocht naar verbindingen die betrokken zijn bij afweermechanismen. Meestal wordt deze rol vervuld door spijsverteringsenzymen en peptiden. Hoewel velen niet sterk genoeg zijn om als antibiotica te worden gebruikt, kunnen ze aanwijzingen geven aan onderzoekers en aangeven welke "aanpassingen" nodig zijn voor nieuwe medicijnen.
“Deze peptiden zijn echt een geweldige sjabloon voor engineering. Het idee is om synthetische biologie te gebruiken en ze verder aan te passen, om ze krachtiger te maken”, legt een van de leidende auteurs van het nieuwe werk, Cesar de la Fuente-Nunez (Cesar de la Fuente-Nunez), uit.
Samen met zijn collega's ontdekte hij bijna tweeduizend veelbelovende verbindingen. Vervolgens werden ze getest met een speciaal algoritme dat overeenkomsten laat zien met reeds bekende antimicrobiële peptiden.
“Dit is een datamining-methode die het gemakkelijk maakt om peptiden te vinden die niet eerder zijn onderzocht. We hebben modellen waarvan we weten dat ze in verband worden gebracht met klassieke antimicrobiële peptiden, en de zoekmachine vindt in de database monsters die lijken op die welke bacteriën doden”, zegt de onderzoeker.
Promotie video:
Het programma hielp bij het selecteren van 800 geschikte peptiden, en experts wedden al op een van hen. Deze verbinding wordt pepsinogeen genoemd. Het wordt geproduceerd in de maag en is betrokken bij de vertering van voedsel.
Sommige fragmenten van dit peptide, die een bijproduct zijn van het verteringsproces, zijn door het algoritme bestempeld als "potentieel antimicrobieel". Hun functie was niet eerder onderzocht, dus de experts hadden een nieuwe richting om mee te werken.
Om te testen hoe krachtig deze aangegeven pepsinogeenfragmenten zouden kunnen zijn, voerden de onderzoekers laboratoriumtests uit in een petrischaaltje. Ze gebruikten verschillende "diverse" ziekteverwekkers - Salmonella, E. coli en Pseudomonas aeruginosa.
Het bleek dat het peptide deze bacteriën effectief vernietigt, niet alleen in een zure omgeving (zoals in de maag), maar ook bij een neutraal zuurniveau.
Tests bij muizen hebben ook aangetoond dat pepsinogeenfragmenten huidinfecties veroorzaakt door Pseudomonas aeruginosa kunnen doden.
In de volgende fase van het werk zullen wetenschappers het werkingsmechanisme van het peptide moeten achterhalen en een manier moeten vinden om het nog krachtiger te maken. Bovendien blijven ze andere verbindingen controleren die door het algoritme zijn gekozen.
Een wetenschappelijk artikel over de resultaten van het huidige werk is gepubliceerd in de ACS Synthetic Biology.
Yulia Vorobyova
