Вчені роками шукали відповідь на питання, як жабам вдається уникнути інфекцій у забрудненому середовищі.

Азійська жаба *Odorrana andersonii*, відома своїм неприємним запахом, що відлякує хижаків, має ще один захисний механізм. Як і інші амфібії, вона виділяє антимікробні пептиди через шкіру, які захищають її від бактеріальних та грибкових інфекцій. Ці сполуки ефективні навіть проти штамів, стійких до звичайних антибіотиків.

Саме ця особливість привернула увагу лабораторії іспанського біотехнолога Сезара де ла Фуенте в Університеті Пенсільванії.

Вони розробляють синтетичні пептиди з антибіотичними властивостями проти патогенів, стійких до сучасних ліків, зберігаючи при цьому кишкову мікробіоту. Їхні розробки опубліковані в журналі *Trends in Biotechnology*.

Натхненні природними молекулами *Odorrana andersonii*, група Machine Biology під керівництвом Сезара де ла Фуенте розробила синтетичні пептиди, ефективні проти грамнегативних, мультирезистентних бактеріальних інфекцій, що викликають ураження ран, сечовивідних шляхів та кровотоку, а також пневмонії, перитоніту та навіть менінгіту.

«Було описано, що *Odorrana andersonii* виробляє сполуки, які можуть бути антибіотиками. Ми взяли ці послідовності та систематично змінювали їхні амінокислоти, щоб з'ясувати, які з них сприяють антибіотичній функції. Це дозволило нам зрозуміти низку правил для розробки нових, синтетичних молекул, більш потужних проти клінічно значущих бактерій, які не є токсичними, не впливають на мікробіом, не мають побічних ефектів і до яких бактерії не розвивають стійкість. Це дуже перспективно», — підсумовує Де ла Фуенте.

Нова система полягає у використанні біоінженерії, синтетичної біології та комп'ютерного моделювання для зміни ключових характеристик, таких як здатність молекул зв'язуватися з бактеріальними мембранами (гідрофобність) та їхній електричний заряд, щоб атакувати патоген, не впливаючи на здорові клітини чи мікробіоту кишечника.

«Цей метод не тільки підвищує ефективність, але й зменшує ризик резистентності та пропонує більш витончену альтернативу звичайним антибіотикам», — пояснює італійська дослідниця Анжела Чезаро.

Антимікробна активність дала результати, подібні до існуючих антибіотиків, таких як поліміксин В та левофлоксацин, але без стимулювання резистентності патогенів до сучасних препаратів.

«На відміну від звичайних антибіотиків широкого спектру дії, наші пептиди націлені на грамнегативні патогени, зберігаючи при цьому грампозитивні бактерії та корисні мікроорганізми кишечника. Це рідкісна і цінна характеристика, яка може призвести до розробки більш точних і прогресивних антимікробних терапій», — деталізує дослідниця Лусія Агейтос Кастіньейрас.

Сполуки були протестовані на моделях мишей і показали значне зменшення шкірних і глибоких м'язових інфекцій.

Ключем до роботи, яка зайняла роки досліджень, є не лише виявлення сполук, але й систематичний процес їх розробки, що дозволяє продовжувати створення молекул в лабораторії. «Це дозволяє нам знати правила гри, основні принципи, як працюють ці пептиди і як ми можемо вчитися на природних молекулах, щоб потім мати можливість запрограмувати повністю синтетичні молекули, які можуть бути потенційними терапіями в майбутньому», — підкреслює Де ла Фуенте.

Завдяки цій роботі, за словами дослідника, було «вирішено питання» в розробці потенційних антибіотиків. Одним з них є подолання здатності бактерій ставати стійкими до ліків, що є однією з загроз для людства, за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я; іншим є розробка сполук, які не є токсичними для клітин людини; і останнє — уникнення звичайного побічного ефекту сучасних антибіотиків, які також вбивають корисні бактерії травної системи людини, необхідні для підтримки здоров'я та благополуччя.

Більше інформації

Резистентність до антибіотиків: проблема, яка загрожує вбити 208 мільйонів людей за 25 років

«Оскільки стійкість до антибіотиків продовжує зростати, розробка терапії наступного покоління стала глобальним пріоритетом. Ці висновки підкреслюють життєво важливу роль, яку інновації в дослідженнях можуть відігравати у захисті здоров'я населення», — стверджує Де ла Фуенте. «Бактеріальна стійкість до антибіотиків є екзистенційною загрозою для людства. Без солідних інвестицій у фундаментальні та трансляційні дослідження буде неможливо успішно впоратися з цим серйозним глобальним викликом».

З цією точкою зору згодна Софія Паділья, провідна авторка дослідження, опублікованого в *Journal of the American Chemical Society* про препарат з потенційною антибактеріальною дією. Дослідниця визнає, що гонка антибіотиків є безперервним і дорогим зусиллям і виступає за інновації в цій галузі. «З точки зору розробки, я вважаю, що ми повинні зосереджуватися не лише на модифікації того, що ми вже знаємо, що працює, а радше на впровадженні нового підходу», — захищає вона.

Паділья, з командою з Каліфорнійського університету в Ірвайні, описала розробку кандидата в ліки, який може зупинити бактерії до того, як вони встигнуть завдати шкоди. Це варіант існуючого препарату для кишкових бактерій під назвою ванкоміцин, який використовується як крайній захід для надзвичайно хворих пацієнтів. Нова версія зв'язується з молекулами, які бактерії потребують для побудови захисної клітинної стінки.

З іншого боку, дослідницька група з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн, під керівництвом професора біохімії Джо Санфіліппо, протестувала антибіотичні засоби проти *Pseudomonas aeruginosa*, що вважається одним з найбільш стійких патогенів. Вони ввели ліки в рідину і виявили, що ефективність була вищою, коли швидкість потоку була вищою. «За допомогою цієї мікрофлюїдної технології, яка часто використовується в інженерії, в біологічному середовищі ми виявили, що потік рідини є дуже важливим для активності антибіотиків. У нас є можливість покращити наше виявлення та тестування ліків, враховуючи цей ефект», — пояснює Санфіліппо. Команда опублікувала свої результати в журналі *Science Advances*.