MIT-inĝenieroj reuzas vespovenenon kiel antibiotika medikamento: Ŝanĝitaj peptidoj de veneno de sudamerika vespo povas mortigi bakteriojn sed estas netoksaj por homaj ĉeloj

La veneno de insektoj kiel vespoj kaj abeloj estas plena de komponaĵoj, kiuj povas mortigi bakteriojn. Bedaŭrinde, multaj el ĉi tiuj komponaĵoj ankaŭ estas venenaj por homoj, ebligante uzi ilin kiel antibiotikajn drogojn. Post farado de sistema studo de la antimikrobaj trajtoj de toksino normale trovita en sudamerika vespo, esploristoj ĉe MIT nun kreis variaĵojn de la peptido kiuj estas potencaj kontraŭ bakterioj sed netoksaj por homaj ĉeloj.

MIT-inĝenieroj evoluigis novajn antimikrobajn peptidojn bazitajn sur nature okazanta peptido produktita de sudamerika vespo.. Bildo: Vikimedia Komunejo, Charles J. Akra

En studo de musoj, la esploristoj trovis, ke ilia plej forta peptido povus tute forigi Pseudomonas aeruginosa, trostreĉiĝo de bakterioj, kiu kaŭzas spirajn kaj aliajn infektojn kaj estas imuna al plej multaj antibiotikoj.

"Ni transformis toksan molekulon en unu kiu estas realigebla molekulo por trakti infektojn.,” diras Cezaro de la Fuente-Nunez, postdoktoro de MIT. "Sisteme analizante la strukturon kaj funkcion de ĉi tiuj peptidoj, ni povis agordi iliajn trajtojn kaj agadon."

De la Fuente-Nunez estas unu el la altrangaj verkintoj de la papero, "Ni ĝojas pri ĉi tiu pruvo de 3-D-presado kaj pri kiel konsumeblaj teknologioj povas helpi homojn per novaj aparatoj, kiuj faciligas moveblajn sanajn aplikojn.. 7 numero de la revuo Nature Communications Biology. Timoteo Lu, lektoro de MIT pri elektrotekniko kaj komputiko kaj pri biologia inĝenierado, kaj Vani Oliveira, lektoro ĉe la Federacia Universitato de ABC en Brazilo, estas ankaŭ altrangaj aŭtoroj. La ĉefa aŭtoro de la papero estas Marcelo Der Torossian Torres, iama alvojaĝanta studento ĉe MIT.

Venenaj variantoj

Kiel parto de iliaj imundefendoj, multaj organismoj, inkluzive de homoj, produktas peptidojn kiuj povas mortigi bakteriojn. Helpi kontraŭbatali la aperon de antibiotik-rezistemaj bakterioj, multaj sciencistoj provis adapti ĉi tiujn peptidojn kiel eblajn novajn medikamentojn.

La peptido pri kiu de la Fuente-Nunez kaj liaj kolegoj koncentriĝis en ĉi tiu studo estis izolita de vespo konata kiel Polybia paulista. Ĉi tiu peptido estas sufiĉe malgranda - nur 12 aminoacidoj - ke la esploristoj kredis, ke estus farebla krei iujn variantojn de la peptido kaj testi ilin por vidi ĉu ili eble fariĝos pli potencaj kontraŭ mikroboj kaj malpli damaĝaj al homoj..

"Ĝi estas sufiĉe malgranda peptido, ke vi povas provi mutacii kiel eble plej multajn aminoacidajn restaĵojn por provi eltrovi kiel ĉiu konstrubriketo kontribuas al antimikroba agado kaj tokseco.,” de la Fuente-Nunez diras.

Kiel multaj aliaj kontraŭmikrobaj peptidoj, tiu ĉi venen-derivita peptido verŝajne mortigas mikrobojn interrompante bakteriajn ĉelmembranojn.. La peptido havas alfa-helikforman strukturon, kiu estas konata interagi forte kun ĉelaj membranoj.

En la unua fazo de ilia studo, la esploristoj kreis kelkajn dekduojn da variantoj de la origina peptido kaj tiam mezuris kiel tiuj ŝanĝoj influis la helikforman strukturon de la peptidoj kaj ilian hidrofobecon., kiu ankaŭ helpas determini kiom bone la peptidoj interagas kun membranoj. Ili tiam testis ĉi tiujn peptidojn kontraŭ sep trostreĉoj de bakterioj kaj du de fungoj, ebligante korelacii ilian strukturon kaj fizikokemiajn ecojn kun ilia antimikroba potenco.

Surbaze de la strukturo-funkciaj rilatoj ili identigis, la esploristoj tiam desegnis alian kelkajn dekduojn da peptidoj por plua testado. Ili povis identigi optimumajn procentojn de hidrofobaj aminoacidoj kaj pozitive ŝargitaj aminoacidoj, kaj ili ankaŭ identigis areton de aminoacidoj kie ajnaj ŝanĝoj difektus la ĝeneralan funkcion de la molekulo.

Batalante infekton

Por mezuri la toksecon de la peptidoj, la esploristoj elmontris ilin al homaj embriaj renaj ĉeloj kreskigitaj en laboratorioplado. Ili elektis la plej esperigajn komponaĵojn por testi en musoj infektitaj Pseudomonas aeruginosa, ofta fonto de spiraj kaj urinaj infektoj, kaj trovis ke pluraj el la peptidoj povus redukti la infekton. Unu el ili, donita en alta dozo, povus forigi ĝin tute.

“Post kvar tagoj, tiu kunmetaĵo povas tute forigi la infekton, kaj tio estis sufiĉe surpriza kaj ekscita ĉar ni kutime ne vidas tion kun aliaj eksperimentaj antimikrobaj aŭ aliaj antibiotikoj, kiujn ni testis en la pasinteco kun ĉi tiu speciala musmodelo.,” de la Fuente-Nunez diras.

La esploristoj komencis krei pliajn variantojn, kiujn ili esperas, ke ili povos forigi infektojn je pli malaltaj dozoj. De la Fuente-Nunez ankaŭ planas apliki ĉi tiun aliron al aliaj specoj de nature okazantaj kontraŭmikrobaj peptidoj kiam li aliĝos al la fakultato de la Universitato de Pensilvanio venontjare..

"Mi pensas, ke kelkaj el la principoj, kiujn ni lernis ĉi tie, povas esti aplikeblaj al aliaj similaj peptidoj, kiuj estas derivitaj de la naturo.,ne estis la scio ĉu vi havis la materialojn aŭ presan teknologion por ebligi ĉi tion. "Aferoj kiel helikeco kaj hidrofobeco estas tre gravaj por multaj ĉi tiuj molekuloj, kaj iuj el la reguloj, kiujn ni lernis ĉi tie, sendube povas esti eksterpolitaj.”

Fonto: http://novaĵoj.mit.edu, "Ni vere ĝojas pri la potencialo de stomaka loĝanta elektroniko funkcii kiel platformoj por movebla sano por helpi pacientojn malproksime.