วิศวกรของ MIT นำพิษของตัวต่อมาใช้เป็นยาปฏิชีวนะ: เปปไทด์ที่ถูกดัดแปลงจากพิษของตัวต่อในอเมริกาใต้สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้ แต่ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ของมนุษย์
พิษของแมลง เช่น ตัวต่อ และผึ้ง เต็มไปด้วยสารประกอบที่สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้. น่าเสียดาย, สารประกอบเหล่านี้หลายชนิดก็เป็นพิษต่อมนุษย์เช่นกัน, ทำให้ไม่สามารถใช้เป็นยาปฏิชีวนะได้. หลังจากทำการศึกษาคุณสมบัติต้านจุลชีพของสารพิษที่ปกติพบในตัวต่ออเมริกาใต้อย่างเป็นระบบแล้ว, นักวิจัยจาก MIT ได้สร้างเปปไทด์หลายรูปแบบที่มีศักยภาพในการต่อต้านแบคทีเรีย แต่ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ของมนุษย์.
วิศวกรของ MIT ได้พัฒนาเปปไทด์ต้านจุลชีพชนิดใหม่โดยใช้เปปไทด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ผลิตโดยตัวต่อในอเมริกาใต้. ภาพ: วิกิมีเดียคอมมอนส์, ชาร์ลส์ เจ. คม
ในการศึกษาเรื่องหนู, นักวิจัยพบว่าเปปไทด์ที่แข็งแกร่งที่สุดสามารถกำจัดได้อย่างสมบูรณ์ Pseudomonas aeruginosa, สายพันธุ์ของแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการติดเชื้อทางเดินหายใจและการติดเชื้ออื่นๆ และสามารถทนต่อยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่.
“เราได้เปลี่ยนโมเลกุลที่เป็นพิษให้เป็นโมเลกุลที่มีศักยภาพในการรักษาโรคติดเชื้อ,ซีซาร์ เด ลา ฟูเอนเต-นูเนซ กล่าว, postdoc ของ MIT. “โดยการวิเคราะห์โครงสร้างและหน้าที่ของเปปไทด์เหล่านี้อย่างเป็นระบบ, เราสามารถปรับแต่งคุณสมบัติและกิจกรรมของพวกเขาได้”
De la Fuente-Nunez เป็นหนึ่งในผู้เขียนอาวุโสของบทความนี้, ซึ่งปรากฏในเดือน ธ.ค. 7 ฉบับวารสาร ชีววิทยาการสื่อสารธรรมชาติ. ทิโมธี ลู, รองศาสตราจารย์ของ MIT สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมชีวภาพ, และวานี โอลิเวียร่า, รองศาสตราจารย์ที่ Federal University of ABC ในบราซิล, ยังเป็นนักเขียนอาวุโสอีกด้วย. ผู้เขียนหลักของบทความนี้คือ Marcelo Der Torossian Torres, อดีตนักเรียนรับเชิญที่ MIT.
สายพันธุ์ที่มีพิษ
เป็นส่วนหนึ่งของการป้องกันภูมิคุ้มกันของพวกเขา, สิ่งมีชีวิตมากมาย, รวมทั้งมนุษย์, ผลิตเปปไทด์ที่สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้. เพื่อช่วยต่อสู้กับการเกิดขึ้นของแบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะ, นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามดัดแปลงเปปไทด์เหล่านี้เป็นยาตัวใหม่ที่มีศักยภาพ.
เปปไทด์ที่ de la Fuente-Nunez และเพื่อนร่วมงานของเขามุ่งเน้นในการศึกษานี้ ถูกแยกออกจากตัวต่อที่เรียกว่า โพลีเบีย เปาลิสต้า. เปปไทด์นี้มีขนาดเล็กพอ — เท่านั้น 12 amino acids — that the researchers believed it would be feasible to create some variants of the peptide and test them to see if they might become more potent against microbes and less harmful to humans.
“มันเป็นเปปไทด์ที่มีขนาดเล็กพอที่คุณสามารถลองกลายพันธุ์กรดอะมิโนที่ตกค้างได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อพยายามค้นหาว่าแต่ละบล็อคมีส่วนช่วยในการต้านจุลชีพและความเป็นพิษอย่างไร,เดอ ลา ฟูเอนเต-นูเนซ กล่าว.
เช่นเดียวกับเปปไทด์ต้านจุลชีพอื่นๆ, เปปไทด์ที่ได้มาจากพิษนี้เชื่อกันว่าสามารถฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ได้โดยการรบกวนเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย. เปปไทด์มีโครงสร้างเป็นขดลวดอัลฟา, ซึ่งเป็นที่รู้กันว่ามีปฏิกิริยารุนแรงกับเยื่อหุ้มเซลล์.
ในช่วงแรกของการศึกษา, นักวิจัยได้สร้างเปปไทด์ดั้งเดิมหลายสิบรูปแบบ จากนั้นวัดว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นส่งผลต่อโครงสร้างเกลียวของเปปไทด์และการไม่ชอบน้ำของเปปไทด์อย่างไร, ซึ่งยังช่วยในการพิจารณาว่าเปปไทด์มีปฏิกิริยากับเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดีเพียงใด. จากนั้นพวกเขาทดสอบเปปไทด์เหล่านี้กับแบคทีเรีย 7 สายพันธุ์และเชื้อรา 2 ชนิด, ทำให้สามารถเชื่อมโยงโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีกายภาพกับฤทธิ์ต้านจุลชีพได้.
ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและฟังก์ชันที่พวกเขาระบุ, จากนั้นนักวิจัยได้ออกแบบเปปไทด์อีกสองสามโหลเพื่อการทดสอบเพิ่มเติม. พวกเขาสามารถระบุเปอร์เซ็นต์ที่เหมาะสมที่สุดของกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำและกรดอะมิโนที่มีประจุบวก, และยังระบุกลุ่มของกรดอะมิโนที่การเปลี่ยนแปลงใดๆ จะทำให้การทำงานโดยรวมของโมเลกุลลดลง.
ต่อสู้กับการติดเชื้อ
เพื่อวัดความเป็นพิษของเปปไทด์, นักวิจัยได้นำพวกมันไปสัมผัสกับเซลล์ไตของเอ็มบริโอของมนุษย์ที่ปลูกในจานทดลอง. พวกเขาเลือกสารประกอบที่มีแนวโน้มมากที่สุดเพื่อทดสอบกับหนูที่ติดเชื้อ Pseudomonas aeruginosa, แหล่งที่มาของการติดเชื้อทางเดินหายใจและทางเดินปัสสาวะ, และพบว่าเปปไทด์หลายชนิดสามารถลดการติดเชื้อได้. หนึ่งในนั้น, ให้ในปริมาณที่สูง, ก็สามารถกำจัดมันออกไปได้หมด.
“หลังจากสี่วัน, สารประกอบนั้นสามารถกำจัดเชื้อได้อย่างสมบูรณ์, และนั่นค่อนข้างน่าประหลาดใจและน่าตื่นเต้น เพราะปกติแล้วเราจะไม่เห็นสิ่งนั้นกับยาต้านจุลชีพชนิดทดลองหรือยาปฏิชีวนะอื่นๆ ที่เราเคยทดสอบในอดีตกับเมาส์รุ่นนี้โดยเฉพาะ,เดอ ลา ฟูเอนเต-นูเนซ กล่าว.
นักวิจัยได้เริ่มสร้างตัวแปรเพิ่มเติมที่พวกเขาหวังว่าจะสามารถกำจัดการติดเชื้อได้ในปริมาณที่น้อยลง. De la Fuente-Nunez ยังวางแผนที่จะประยุกต์แนวทางนี้กับเปปไทด์ต้านจุลชีพที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประเภทอื่นๆ เมื่อเขาเข้าร่วมคณะของมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียในปีหน้า.
“ฉันคิดว่าหลักการบางอย่างที่เราได้เรียนรู้ที่นี่สามารถนำไปใช้กับเปปไทด์อื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันซึ่งได้มาจากธรรมชาติ," เขาพูดว่า. “สิ่งต่างๆ เช่น ความเฮลิซิตี้และความสามารถในการไม่ชอบน้ำมีความสำคัญมากสำหรับโมเลกุลเหล่านี้จำนวนมาก, และกฎบางข้อที่เราได้เรียนรู้จากที่นี่ก็สามารถคาดเดาได้อย่างแน่นอน”
แหล่งที่มา: http://news.mit.edu, “เรารู้สึกตื่นเต้นมากเกี่ยวกับศักยภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในกระเพาะอาหารเพื่อใช้เป็นแพลตฟอร์มสำหรับสุขภาพเคลื่อนที่เพื่อช่วยเหลือผู้ป่วยจากระยะไกล
ทิ้งคำตอบไว้
คุณต้อง เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน เพื่อเพิ่มความคิดเห็นใหม่ .