W ludzkim organizmie odkryto dziesiątki naturalnych antybiotyków

„Podczas gdy biolodzy i chemicy ścigają się, aby opracować nowe antybiotyki zwalczające stale mutujące bakterie, które zgodnie z przewidywaniami doprowadzą do 10 milionów zgonów do 2050 r., inżynierowie podchodzą do problemu z innej perspektywy: odnajdują naturalnie występujące antybiotyki w ludzkim genomie” – informuje Uniwersytet Pensylwanii, którego pracownicy są autorami nowych, przełomowych badań.

Zgonie z ich wynikami opublikowanymi w Nature Biomedical Engineering, specyficzny rodzaj naturalnych antybiotyków może istnieć cały czas w ludzkim organizmie. Badaniem kierował César de la Fuente, adiunkt w dziedzinie bioinżynierii, mikrobiologii oraz inżynierii chemicznej i biomolekularnej.

Badania nad peptydami przeciwdrobnoustrojowymi

Peptydy przeciwdrobnoustrojowe (AMP) to małe, naturalnie występujące cząsteczki, wytwarzane przez prawie każdy żywy organizm. Ze względu na ich zdolność do obrony organizmu przed infekcją, identyfikacja nowych AMP jest wysoce pożądana – ale nie jest też łatwa za pomocą tradycyjnych metod.

Na pomoc badaczom z Uniwersytetu Pensylwanii przyszła sztuczna inteligencja, w ramach której specjalnie przygotowany algorytm przeszukiwał długie łańcuchy aminokwasów, budulca peptydów. W pierwszej kolejności szukano AMP pod kątem ich cech wspólnych – długości od 8 do 50 aminokwasów, ładunku dodatniego i zawartości zarówno elementy hydrofobowych, jak i hydrofilowyh.

„Ciało ludzkie jest skarbnicą informacji, zbiorem danych biologicznych. Używając odpowiednich narzędzi, możemy szukać odpowiedzi na niektóre z najtrudniejszych pytań” – powiedział de la Fuente.

To kryło się w ludzkim ciele

Wyszukiwanie przyniosło 2603 nowych AMP, które nie miały one połączenia z układem odpornościowym, co skłoniło zespół do określenia ich jako „zaszyfrowanych peptydów”. Następnie badacze wybrali 55 i wystawili je na działanie ośmiu chorobotwórczych bakterii – w tym E. coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus. Infekcje tymi bakteriami są często nabywane w szpitalach i mogą być niebezpieczne i trudne do wyleczenia.

Okazało się, że 63,6 procent z nich wykazywało aktywność przeciwdrobnoustrojową.

„Zaskakującym odkryciem było to, że peptydy te były nie tylko kodowane w układzie odpornościowym, ale także w układzie pokarmowym, krwionośnym i nerwowym, co wskazuje, że zwalczanie infekcji wywołanych przez inwazyjne organizmy może być podejściem bardziej holistycznym niż wcześniej sądzono” – dodał główny badacz.

Peptydy przeciwdrobnostrojowe działały jeszcze lepiej, gdy były zgrupowane razem z innymi z tego samego obszaru ciała, zwiększając swoją zdolność do zwalczania infekcji nawet 100-krotnie. Testy na myszach pokazały, że nowe AMP działały równie dobrze jak istniejące antybiotyki, nie powodując żadnych widocznych oznak toksyczności.

„Naturalne antybiotyki” nadzieją dla medycyny

Okazuje się, że zidentyfikowane AMP są odporne na infekcje, zmniejszając obciążenie bakteryjne o trzy rzędy wielkości. To zdolność porównywalna z działaniem silnych antybiotyków. Naukowcy twierdzą, że badanie może pomóc w odkryciu ukrytych cząsteczek terapeutycznych dla innych schorzeń oraz doprowadzić do powstania nowych naturalnych antybiotyków.