Вчені сподіваються, що це відкриття розв’яже проблему глобальної стійкості до ліків.
Створений за допомогою алгоритмів машинного навчання пептид CIT8 у лабораторних випробуваннях різко скоротив кількість життєздатних клітин стійкої до антибіотиків бактерії Acinetobacter baumannii лише за 15 хвилин.
За результатами дослідження, опублікованого в журналі Frontiers in Microbiology, окрім власної антимікробної дії, речовина підсилила ефективність меропенему — антибіотика, який раніше не справлявся з багатьма штамами.
Сама бактерія Acinetobacter baumannii здатна спричиняти тяжкі внутрішньолікарняні інфекції — пневмонію та інфекції кровотоку, зберігаючи стійкість одразу до кількох груп антибіотиків.
Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) відносить штами цієї бактерії, стійкі до карбапенемів, до патогенів критичного пріоритету, що робить боротьбу з ними однією з найактуальніших задач сучасної медицини.
Як створили CIT8
Вещество CIT8 — антимікробний пептид, що складається з 13 амінокислот. Його спроектували на основі природного цитропіна 1.1, змінивши послідовність амінокислот за допомогою машинного навчання.
Алгоритми проаналізували властивості та активність понад 14 000 раніше вивчених антимікробних пептидів. Спочатку CIT8 розробляли проти метицилін-стійкого золотистого стафілокока, але нове дослідження довело його ефективність і проти Acinetobacter baumannii, включно зі штамами, стійкими до карбапенемів.
Результати експериментів
У ході експериментів пептид пригнічував зростання 15 із 16 перевірених штамів бактерії за концентрації 4 мікрограми на мілілітр, тоді як для останнього штаму знадобилося 8 мікрограмів на мілілітр. За концентрації 20 мікрограмів на мілілітр CIT8 знижував кількість життєздатних бактерій із приблизно 50 мільйонів на мілілітр до рівня нижче порогу виявлення менш ніж за 15 хвилин.
Для порівняння: поліміксину B за тієї ж концентрації знадобилося від 30 хвилин до двох годин, а меропенем не знижував кількість бактерій навіть через чотири години.
Пептид діє безпосередньо на мембрану бактеріальної клітини. Після контакту з ним змінюється електричний потенціал мембрани, зростає її проникність, а з клітини виходить АТФ — ключова для енергетичного обміну молекула. Пошкодження поверхні клітин підтвердила електронна мікроскопія.
Комп’ютерне моделювання показало, що зміни в структурі зробили пептид стійкішим і покращили його взаємодію з мембраною.
Дует із антибиотиком
За сумісного застосування CIT8 і меропенему кількість життєздатних бактерій скорочувалася значно сильніше, ніж за окремого використання. Учені припускають, що пошкодження оболонки пептидом полегшує проникнення антибіотика всередину клітини.
Крім того, у лабораторних тестах пептид не виявляв помітної токсичної дії на клітини шкіри та ниркового епітелію людини навіть за концентрації 128 мікрограмів на мілілітр, яка в рази перевищує робочі дозування.
Учені також випробували дзеркальну форму пептиду — CIT8-D. Вона виявилася ефективнішою проти бактеріальних біоплівок, але мала вищий рівень потенційної токсичності для людських клітин.
Але є нюанс
Поприобіцяні результати, дослідники наголошують: дані отримано в лабораторних умовах. У присутності солей і сироватки крові активність пептиду знижувалася.
Перш ніж препарат можна буде застосовувати в медицині, доведеться з’ясувати його стабільність в організмі, розподіл у тканинах, здатність боротися з інфекцією поза лабораторією та ризик появи в бактерій стійкості до нової сполуки.