麻省理工学院工程师设计一种针对细菌的新武器

国际工程师团队开发了一种抗微生物肽，可以摧毁许多类型的细菌，包括一些对大多数抗生素有抗性的细菌。

在过去的几十年中，许多细菌对现有的抗生素造成抗性，并且很少出现一些新药。最近从U.K.抗菌抗药委员会估计，到2050年，抗生素抗性细菌感染将每年造成1000万人，如果没有开发新药。

为了帮助重建阿森纳免受传染病，许多科学家正在朝着天然存在的蛋白质转向称为抗微生物肽，这可能不仅可以杀死细菌，而是其他微生物如病毒和真菌。麻省理工学院，巴西利亚大学和英国哥伦比亚大学的研究人员现在设计了一种抗菌肽，可以摧毁许多类型的细菌，包括一些对大多数抗生素有抗性的细菌。

“我们的主要目标之一是提供试图打击抗生素抗性的解决方案，”MIT Postdoc Cesar de la Fuente说。“这种肽是令人兴奋的，即它为治疗这些感染提供了一种新的替代方案，预计这些感染者每年杀死更多的人，而不是我们社会在内的任何其他死亡原因，包括癌症。”

De La Fuente是新学习的相应作者，以及其领先作者之一以及奥斯马尔·席尔瓦（Osmar Silva），Barasilia大学的博士后，以及英国哥伦比亚大学的博览会。电气工程与计算机科学和生物工程的麻省理工学院副教授蒂莫西·鲁，也是本文的作者，该文件出现在11月2日的科学报告中。

改善自然

所有生物体产生的抗菌肽作为其免疫防御的一部分，以几种不同的方式杀死微生物。首先，他们在入侵者的细胞膜中戳孔。内部，它们可以破坏几种细胞靶标，包括DNA，RNA和蛋白质。

这些肽还具有另一个将它们与传统抗生素分开的临界能力：他们可以招募宿主的免疫系统，召唤称为白细胞的细胞分泌有助于杀死入侵微生物的化学物质。

科学家们一直在工作几年才能尝试使这些肽作为抗生素的替代品，因为细菌对现有的药物抗性。天然存在的肽可以由20种不同的氨基酸组成，因此它们的序列可能有很大的变化。

“你可以以这样的方式量身定制它们的序列，即您可以针对特定功能调整它们，”De la Fuente说。“我们有计算能力来试图生成可以使其能够成为诊所并对社会产生影响的治疗方法。”

在这项研究中，研究人员开始患有称为Clavanin-A的天然存在的抗微生物肽，其最初从被称为剧性的海洋动物分离。肽的原始形式杀死了许多类型的细菌，但研究人员决定试图将其制造成使它更有效。

抗微生物肽具有带正电荷的区域，允许它们通过细菌细胞膜戳，以及能够与膜中相互作用的疏水延伸。研究人员决定添加一系列五种氨基酸，这将使肽更加疏水，希望能够改善它们的杀戮能力。

这种新的肽，它们称为Clavanin-Mo，对许多细菌菌株非常有效。在小鼠的测试中，研究人员发现它可以杀死对大多数抗生素具有抗性的大肠杆菌和气球的菌株。

“通过使用由此设计的分子，可以从具有标准抗生素疗法的无可原成（和因此致命）的感染中救出受感染的动物。这种特定的化合物是否在短期内向医院发出，与免疫调节性能合并杀手活动的策略为处理现象AMR [抗菌性抵抗]问题开辟了新的途径，“研究组Victor de Lorenzo表示马德里国家生物技术中心的领导者，没有参与该研究。

抑制败血症

这些肽的另一个关键优势是，虽然它们募集免疫细胞来对抗感染时，它们也抑制了可能导致败血症的过度活跃的炎症反应，危及生命的病情。

“在这种单一的分子中，您的合成肽可以杀死微生物 - 易受影响和耐药性 - 并且同时可以充当抗炎介质并增强保护性免疫力，”De la Fuente说。

研究人员还发现，这些肽可以破坏某些生物膜，这是在表面上形成的细菌细胞薄层。这提高了使用它们来治疗生物膜引起的感染的可能性，例如常常影响囊性纤维化患者肺部的假单胞菌铜绿假单胞菌感染。或者，它们可以嵌入诸如桌面的表面中，以使它们抵抗微生物生长。

这些肽的其他可能应用包括用于导管的抗微生物涂层，或可用于治疗金黄色葡萄球菌或其他细菌引起的皮肤感染的软膏。

如果这些肽是用于治疗用途的，研究人员预计它们可以使用独立的疗法或与传统抗生素一起使用，这将使细菌更难以发展耐药性。研究人员现在正在调查什么使工程化肽比自然发生的肽更有效，希望使它们更好。

出版物：O. Silva等，“具有双抗微生物和免疫调节活动的抗感染性合成肽”，科学报告6，物品编号：35465（2016）DOI：10.1038 / SREP35465