Антибиотики – одно из величайших достижений медицинской науки. Но в последнее время бывшее ранее многоцелевым оружие терпит неудачу в борьбе с инфекционными заболеваниями. Бактерии все чаще развивают резистентность к антибиотикам. Ученые нашли терапевтический эквивалент, способный заменить пенициллин и близкие к нему фармацевтические препараты.

Все чаще и чаще возбудители инфекционных заболеваний становятся устойчивыми к действию антибиотиков. С некоторыми бактериями уже невозможно бороться. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предупреждает об устойчивости к препаратам, которые ранее рассматривались как высокоэффективные. Генеральный директор ВОЗ Маргарет Чен (Margaret Chan) подчеркивает, что, если в ближайшее время не будут приняты срочные меры, невозможно будет лечить многие широко распространенные инфекции. По данным, опубликованным ВОЗ, в 2010 году около полумиллиона человек были инфицированы штаммами туберкулезной палочки, устойчивой ко многим антибиотикам – треть этих больных умерли. ВОЗ заявляет, что растущее распространение устойчивых патогенных микроорганизмов является следствием беспорядочного применения пенициллина и других антибиотиков. Ученые Института клеточной терапии и иммунологии Фраунхофера (Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology, IZI) в Лейпциге нашли альтернативу традиционным антибиотикам. В будущем их место в борьбе с патогенными микроорганизмами могут занять антимикробные пептиды.

«Мы уже идентифицировали 20 из таких коротких цепочек аминокислот, которые убивают многие микроорганизмы, в том числе энтерококки, дрожжевые и плесневые грибки, а также патогенные для человека бактерии, такие как Streptococcus mutans, обнаруживаемый в ротовой полости человека и приводящий к разрушению зубов. К ним не проявляет устойчивости даже мультирезистентный госпитальный золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), и в наших тестах его рост был значительно подавлен», – комментирует результаты работы своей группы доктор Андреас Шуберт (Andreas Schubert).

Ученые создали множество вариантов аминокислотных последовательностей, основываясь на уже известных фунгицидных и бактерицидных пептидах, сосредоточив свое внимание на пептидах длиной менее 20 аминокислот, и протестировали их действие in vitro на различных микробах. Гнилостные бактерии, например, инкубировались в течение часа с искусственными антимикробными пептидами. Выживаемость патогенов была сравнена с контролем. Так как новые пептиды содержат положительно заряженные аминокислотные остатки, они связываются с отрицательно заряженными мембранами бактериальных клеток и проникают в них.

«Антимикробные пептиды проявляют свой бактерицидный эффект в течение нескольких минут. Они работают при концентрации менее 1 µM, что в десять раз ниже эффективной концентрации традиционных антибиотиков», – утверждает доктор Шуберт, обобщая результаты работы. «Спектр эффективности протестированных пептидов включает в себя не только бактерии и плесневые грибки, но и вирусы с липидной оболочкой. Другим ключевым фактором является то, что такие пептиды не повреждают здоровые клетки».

Антимикробные пептиды предотвращают рост бактерий,
в данном случае Streptococcus mutans, вызывающих кариес.
(Credit: © Fraunhofer IZI)

Антимикробные пептиды могут вполне найти применение и в пищевой промышленности, учитывая, что бактериальное загрязнение продуктов питания приводит к ежегодным потерям в миллиарды долларов. Свежий салат и другая зелень, например, поражаются дрожжевыми и плесневыми грибками. Срок годности пищевых продуктов может быть увеличен добавлением антимикробных пептидов в процессе их производства. Это вполне реальная возможность, так как протестированные короткоцепочечные пептиды не проявляют какой-либо аллергогенности при добавлении к продуктам питания.

В качестве следующего шага доктор Шуберт и его группа планируют протестировать эффективность антимикробных пептидов на животных моделях инфекционных заболеваний.