Selvorganiserende peptid-nanofibriller laget for å bekjempe intracellulære bakterieinfeksjoner

Forskere har utviklet en ny type selvorganiserende peptid-nanofibriller med unike egenskaper som gjør dem i stand til effektivt å ødelegge intracellulære patogene bakterier. Resultatene av denne viktige studien er publisert i tidsskriftet Science Advances.

Hva er essensen av den nye tilnærmingen?

Intracellulære bakterier utgjør en alvorlig medisinsk utfordring fordi de skjuler seg for immunsystemet og ofte er resistente mot tradisjonelle antibiotika. For å overvinne disse utfordringene utviklet en gruppe forskere ledet av Dr. W. Yu peptidmolekyler som er i stand til å selvbygge seg til stabile nanofibriller og har uttalt antimikrobiell aktivitet.

Peptidene ble nøye utformet med en spesifikk balanse av hydrofobe og hydrofile aminosyrerester. Det er denne utformingen som gjør at de spontant kan danne fiberstrukturer kalt nanofibriller. Disse strukturene er stabile i biologiske miljøer og motstandsdyktige mot enzymatisk nedbrytning, noe som øker deres terapeutiske potensial betydelig.

Virkningsmekanismen til nanofibriller

Forskerne viste at selvorganiserende nanofibriller:

1. De trenger effektivt inn i infiserte celler og omgår cellulære barrierer, takket være en optimalisert kombinasjon av ladede og hydrofobe aminosyrer.
2. De når det intracellulære rommet der bakterielle patogener, inkludert resistente stammer, befinner seg.
3. De forstyrrer integriteten til bakteriemembraner, noe som fører til deres raske død.

Et viktig trekk ved de nye nanofibrillene er at de har uttalt aktivitet inne i infiserte celler, mens konvensjonelle antibiotika har vanskeligheter med å nå slike bakterier og er mindre effektive.

Forskningsdetaljer og resultater

Eksperimentene ble utført på cellekulturer infisert med intracellulære bakterielle patogener (f.eks. Listeria monocytogenes). Testene avdekket:

• Høy antimikrobiell effekt av nye peptider mot intracellulære patogener.
• Minimal toksisitet for vertsceller, noe som demonstrerer deres sikkerhet for potensiell bruk.
• Motstand mot nedbrytning av kroppens enzymer, noe som tillater bruk av nanofibriller i form av terapeutiske legemidler med langvarig effekt.

Ytterligere studier ved bruk av elektronmikroskopi bekreftet dannelsen av nanofibriller, og biokjemiske analyser viste at disse strukturene er stabile og har stabile fysisk-kjemiske egenskaper.

Praktisk betydning av oppdagelsen

De utviklede nanofibrillene representerer et lovende alternativ til tradisjonelle antibiotika, spesielt i kampen mot infeksjoner som er vanskelige å behandle. De kan brukes:

• For behandling av intracellulære infeksjoner, inkludert resistente bakteriestammer som mange antibiotika er ineffektive mot.
• Som grunnlag for levering av andre legemidler til celler, på grunn av deres evne til å trenge inn i cellemembraner.
• Som en del av kompleks terapi for alvorlige infeksjonssykdommer som tuberkulose, brucellose, salmonellose og andre sykdommer forårsaket av intracellulære patogener.

Denne tilnærmingen kan også tilpasses for å lage nye materialer og belegg med antimikrobielle egenskaper for å forebygge sykehusinfeksjoner.

Fremtidsplaner og utsikter

I fremtiden planlegger forskerne å fortsette testingen på dyremodeller for å bekrefte effektiviteten og sikkerheten til nanofibrillene i levende organismer. I tillegg pågår det arbeid for å optimalisere strukturen til peptidene for enda mer effektiv virkning mot ulike stammer av intracellulære bakterier.

Dermed åpner skapingen av selvorganiserende peptid-nanofibriller en helt ny retning i utviklingen av antibiotika og biomedisinske materialer. Tilnærmingen basert på kontrollert selvorganisering av peptider demonstrerer et betydelig potensial for fremtidens medisin, spesielt i lys av veksten av antibiotikaresistens og nye utfordringer med infeksjonssykdommer.