Selvsamlende peptid-nanofibriller skabt til at bekæmpe intracellulære bakterieinfektioner

Forskere har udviklet en ny type selvorganiserende peptid-nanofibriller med unikke egenskaber, der gør dem i stand til effektivt at ødelægge intracellulære patogene bakterier. Resultaterne af dette vigtige studie er offentliggjort i tidsskriftet Science Advances.

Hvad er essensen af den nye tilgang?

Intracellulære bakterier udgør en alvorlig medicinsk udfordring, fordi de skjuler sig for immunsystemet og ofte er resistente over for traditionelle antibiotika. For at overvinde disse udfordringer udviklede en gruppe forskere under ledelse af Dr. W. Yu peptidmolekyler, der er i stand til at selvsamle sig til stabile nanofibriller og besidder udtalt antimikrobiel aktivitet.

Peptiderne blev omhyggeligt designet med en specifik balance af hydrofobe og hydrofile aminosyrerester. Det er dette design, der gør det muligt for dem spontant at danne fibrøse strukturer kaldet nanofibriller. Disse strukturer er stabile i biologiske miljøer og modstandsdygtige over for enzymatisk nedbrydning, hvilket øger deres terapeutiske potentiale betydeligt.

Virkningsmekanisme for nanofibriller

Forskerne viste, at selvsamlende nanofibriller:

1. De trænger effektivt ind i inficerede celler og omgår cellulære barrierer takket være en optimeret kombination af ladede og hydrofobe aminosyrer.
2. De når det intracellulære rum, hvor bakterielle patogener, herunder resistente stammer, er placeret.
3. De forstyrrer integriteten af bakteriemembraner, hvilket fører til deres hurtige død.

Et vigtigt træk ved de nye nanofibriller er, at de har udtalt aktivitet inde i inficerede celler, hvorimod konventionelle antibiotika har svært ved at nå sådanne bakterier og er mindre effektive.

Forskningsdetaljer og resultater

Forsøgene blev udført på cellekulturer inficeret med intracellulære bakterielle patogener (f.eks. Listeria monocytogenes). Testene afslørede:

• Høj antimikrobiel effekt af nye peptider mod intracellulære patogener.
• Minimal toksicitet for værtsceller, hvilket demonstrerer deres sikkerhed til potentiel anvendelse.
• Modstandsdygtighed over for nedbrydning af kroppens enzymer, hvilket muliggør brugen af nanofibriller i form af terapeutiske lægemidler med en langvarig virkning.

Yderligere undersøgelser ved hjælp af elektronmikroskopi bekræftede dannelsen af nanofibriller, og biokemiske analyser viste, at disse strukturer er stabile og har stabile fysisk-kemiske egenskaber.

Praktisk betydning af opdagelsen

De udviklede nanofibriller repræsenterer et lovende alternativ til traditionelle antibiotika, især i kampen mod infektioner, der er vanskelige at behandle. De kan anvendes:

• Til behandling af intracellulære infektioner, herunder resistente bakteriestammer, mod hvilke mange antibiotika er ineffektive.
• Som basis for levering af andre lægemidler til celler på grund af deres evne til at trænge ind i cellemembraner.
• Som en del af kompleks terapi for alvorlige infektionssygdomme såsom tuberkulose, brucellose, salmonellose og andre sygdomme forårsaget af intracellulære patogener.

Denne tilgang kan også tilpasses til at skabe nye materialer og belægninger med antimikrobielle egenskaber til forebyggelse af hospitalsinfektioner.

Fremtidsplaner og udsigter

I fremtiden planlægger forskerne at fortsætte testningen på dyremodeller for at bekræfte nanofibrillernes effektivitet og sikkerhed i levende organismer. Derudover arbejdes der på at optimere peptidernes struktur for at opnå en endnu mere effektiv virkning mod forskellige stammer af intracellulære bakterier.

Således åbner skabelsen af selvorganiserende peptid-nanofibriller en helt ny retning inden for udviklingen af antibiotika og biomedicinske materialer. Tilgangen baseret på kontrolleret selvorganisering af peptider demonstrerer et betydeligt potentiale for fremtidens medicin, især i lyset af væksten i antibiotikaresistens og nye udfordringer med infektionssygdomme.