Νέες ανακαλύψεις για την δράση των αντιμικροβιακών πεπτιδίων

Μια πρόσφατη έρευνα σχετικά με τα αντιμικροβιακά πεπτίδια, που είναι μικρές αλυσίδες αμινοξέων ικανές να προκαλέσουν βλάβες σε βακτηριακά κύτταρα, αποκαλύπτει γιατί ορισμένα από αυτά είναι πιο αποτελεσματικά από άλλα και γιατί ορισμένα κύτταρα είναι πιο ευάλωτα. Τα ευρήματα ανοίγουν το δρόμο για την ανάπτυξη νέων ενώσεων που θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν οργανισμούς που έχουν αναπτύξει αντοχή στα αντιβιοτικά. Αυτές οι ενώσεις θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια σημαντική πρόοδο απέναντι σε ένα παγκόσμιο πρόβλημα, όπως δήλωσε η Myriam Cotten, συν-ηγέτης της μελέτης από το Πανεπιστήμιο Πολιτείας του Όρεγκον.

Η απειλή της αντοχής στα αντιμικροβιακά

Η αντοχή στα αντιμικροβιακά είναι μια αυξανόμενη απειλή σε παγκόσμιο επίπεδο. Το 2021, σχεδόν 5 εκατομμύρια άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους λόγω αυτής της αντοχής. Υπολογίζεται ότι σχεδόν 40 εκατομμύρια θα πεθάνουν από αυτήν την αιτία μεταξύ 2025 και 2050. Τα πεπτίδια, που βρίσκονται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, έχουν ποικιλία μορφών και λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένων των ορμονών και των νευροδιαβιβαστών. Ως αντιμικροβιακά, αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας κατά των βακτηριακών λοιμώξεων, προκαλώντας συχνά διαρροές στο περιεχόμενο των βακτηριακών κυττάρων, γεγονός που υπονομεύει τη λειτουργία τους.

Η έρευνα και τα ευρήματά της

Η έρευνα της Cotten και των συνεργατών της από το William & Mary και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας επικεντρώθηκε στις συγκεκριμένες καταστάσεις που οδηγούν σε διαταραχή της μεμβράνης. Η μελέτη συνδύασε πειραματικές εργασίες με υπολογιστικά μοντέλα που πραγματοποιήθηκαν από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρδιάς, Πνευμόνων και Αίματος των ΗΠΑ και ρίχνει φως στα χαρακτηριστικά των οπών, γνωστών ως πόροι, που σχηματίζουν τα αντιμικροβιακά πεπτίδια στις μεμβράνες. Οι πόροι σχηματίζονται όταν τα πεπτίδια που καλύπτουν την εξωτερική επιφάνεια του κυττάρου αρχίζουν να αναστρέφονται διαμέσου της μεμβράνης για να ισορροπήσουν τους αριθμούς τους από κάθε πλευρά.

«Αυτές οι πληροφορίες είναι πολύ ισχυρές, καθώς παρέχουν τη βάση για να εξηγήσουν γιατί ορισμένα πεπτίδια είναι πιο δραστικά από άλλα και γιατί ορισμένες μεμβράνες είναι πιο εύκολα στοχοποιήσιμες», δήλωσε η Cotten. «Διαπιστώσαμε ότι τα πεπτίδια που διαταράσσουν τις μεμβράνες πιο δραστικά σχηματίζουν πόρους που είναι μεγαλύτεροι σε μέγεθος και αριθμό και παραμένουν ανοιχτοί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Είναι λογικό, αλλά η κρίσιμη καινοτομία της δουλειάς μας είναι ότι τώρα έχουμε μια μαθηματική εξίσωση που σχετίζει την αποτελεσματικότητα της βλάβης της μεμβράνης με τα χαρακτηριστικά των πόρων. Μπορούμε να αρχίσουμε να την εφαρμόζουμε για να προσδιορίσουμε τις ιδιότητες που απαιτούνται για βέλτιστη αποτελεσματικότητα.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι ορισμένες μεμβράνες φέρουν ελαττώματα που διευκολύνουν τα πεπτίδια να σχηματίσουν αυτούς τους τύπους πόρων, μια ανακάλυψη που ανοίγει το δρόμο για τον σχεδιασμό πεπτιδίων που στοχεύουν συγκεκριμένα τα βακτηριακά κύτταρα με βάση τη μοναδική τους σύνθεση μεμβράνης. Τα ευρήματα είναι εφαρμόσιμα σε θεραπείες πέρα από αυτές για τη θεραπεία λοιμωδών ασθενειών, πρόσθεσε η Cotten, καθώς τα πεπτίδια του ανοσοποιητικού συστήματος είναι δραστικά και κατά των καρκινικών κυττάρων. Νέες θεραπείες για τον καρκίνο είναι επείγουσες, σημείωσε, καθώς προβλέπεται ότι περισσότερες από 2 εκατομμύρια νέες διαγνώσεις καρκίνου και περισσότερους από 500.000 θανάτους από καρκίνο θα καταγραφούν στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2025.

Η έρευνα, που υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και συν-ηγείται από τον Richard Pastor του NIH, δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.