Новые исследования показывают, что крошечные молекулы, называемые нанотелами, которые могут быть созданы для имитации структур и функций антител, могут быть ключом к блокированию клещевой бактериальной инфекции, которая остается вне досягаемости почти всех антибиотиков.

Инфекция называется моноцитарным эрлихиозом человека (HME) и является одним из наиболее распространенных и потенциально опасных для жизни клещевых заболеваний в Соединенных Штатах. Заболевание изначально вызывает симптомы гриппа, общие для многих болезней, и в редких случаях может привести к летальному исходу, если его не лечить.

Большинство антибиотиков не могут накапливаться в достаточно высоких концентрациях, чтобы убить вызывающие инфекцию бактерии Ehrlichia chaffeensis, потому что микробы живут и размножаются внутри иммунных клеток человека. Широко известные бактериальные патогены, такие как Streptococcus и E. coli, наносят свой инфекционный ущерб вне клеток хозяина.

Исследователи из Университета штата Огайо создали нанотела, предназначенные для нацеливания на белок, который делает бактерии E. chaffeensis особенно заразными.

Серия экспериментов на клеточных культурах и на мышах показала, что одно конкретное нанотело, которое они создали в лаборатории, может подавлять инфекцию, блокируя три способа, которыми белок позволяет бактериям захватить иммунные клетки.

«Если несколько механизмов заблокированы, это лучше, чем просто остановить одну функцию, и это дает нам больше уверенности в том, что эти нанотела действительно будут работать», – сказал ведущий автор исследования Ясуко Рикихиса, профессор ветеринарных биологических наук в штате Огайо.

СВЯЗАННЫЕ С: Министерство обороны США финансирует разработку новой вакцины против болезни Лайма

Исследование предоставило поддержку возможности лечения эрлихиоза на основе нанотел, но требуется гораздо больше исследований, прежде чем лечение станет доступным для людей. Существует определенная необходимость придумать альтернативу антибиотику доксициклину, единственному доступному лечению. Антибиотик широкого спектра действия небезопасен для беременных женщин и детей и может вызвать серьезные побочные эффекты.

«Поскольку для лечения этой инфекции доступен только один антибиотик, если у этих бактерий разовьется устойчивость к антибиотикам, лечения не останется. Это очень страшно », – сказал Рикихиса.

Исследование было опубликовано в этом месяце в Труды Национальной академии наук.

Начало прорыва

Бактерии, вызывающие эрлихиоз, относятся к семейству обязательных внутриклеточных бактерий. E. chaffeensis не только требует внутреннего доступа к клетке для жизни, но также блокирует способность клеток-хозяев программировать собственную смерть с помощью функции, называемой апоптозом, которая убивает бактерии.

ПРОВЕРИТЬ: Ученые разработали новый тест, который может диагностировать болезнь Лайма всего за 15 минут

«Зараженные клетки обычно совершают самоубийство путем апоптоза, чтобы убить бактерии внутри. Но эти бактерии блокируют апоптоз и поддерживают жизнь клетки, поэтому они могут очень быстро размножаться в сотни раз, а затем убить клетку-хозяина », – сказал Рикихиса.

Давний специалист по семейству бактерий Rickettsiales, к которому принадлежит E. chaffeensis, Рикихиса разработала точные условия культивирования, которые позволили выращивать эти бактерии в лаборатории в 1980-х годах, что привело к ее десяткам открытий, объясняющих, как они работают. Среди этих открытий была идентификация белков, которые помогают E. chaffeensis блокировать запрограммированную гибель клеток иммунных клеток.

Исследователи синтезировали один из этих белков, названный Etf-1, чтобы создать агент вакцинного типа, который они использовали для иммунизации ламы с помощью Джеффри Лакрица, профессора ветеринарной профилактической медицины в штате Огайо. Известно, что верблюды, ламы и альпаки продуцируют одноцепочечные антитела, которые включают большой сайт связывания антигена на кончике.

Команда отделила сегменты этого сайта связывания, чтобы создать библиотеку нанотел, способных функционировать как антитела, которые распознают и прикрепляются к белку Etf-1 и останавливают инфекцию E. chaffeensis.

«Они действуют так же, как наши собственные антитела, но представляют собой крошечные нано-антитела», – сказал Рикихиса. «Поскольку они маленькие, они проникают в укромные уголки и гораздо эффективнее распознают антигены.

«Большие антитела не могут поместиться внутри клетки. И нам не нужно полагаться на нанотела, чтобы блокировать внеклеточные бактерии, потому что они находятся снаружи и доступны для обычных антител, связывающихся с ними ».

После проверки кандидатов на их эффективность, исследователи обнаружили единичное нанотело, которое прикреплялось к Etf-1 в культурах клеток и подавляло три его функции. Создавая нанотела в жидкости внутри клеток E. coli, Рикихиса сказала, что ее лаборатория может производить их в промышленных масштабах, если это необходимо, упаковывая миллионы из них в небольшую каплю.

Она сотрудничала с соавтором Дехуа Пей, профессором химии и биохимии в штате Огайо, чтобы объединить крошечные молекулы с проникающим в клетки пептидом, который позволил нанотелам безопасно доставляться в клетки мыши.

БОЛЕЕ: Потенциальное лечение болезни Лайма убивает бактерии, которые могут вызывать длительные симптомы, результаты исследования

Мышам с ослабленной иммунной системой прививали высоковирулентный штамм E. chaffeensis и вводили внутриклеточные нанотела через один и два дня после заражения. По сравнению с мышами, получавшими контрольную терапию, мыши, получившие наиболее эффективные нанотела, показали значительно более низкие уровни бактерий через две недели после заражения.

Рикихиса сказал, что благодаря этому исследованию, которое является доказательством принципа того, что нанотела могут ингибировать инфекцию E. chaffeensis, воздействуя на один белок, есть несколько дополнительных целей, которые могут обеспечить еще большую защиту с помощью нанотел, доставляемых по отдельности или в комбинации. Она также сказала, что эта концепция широко применима к другим внутриклеточным заболеваниям.

«Рак и нейродегенеративные заболевания работают в наших клетках, поэтому, если мы хотим заблокировать аномальный процесс или аномальную молекулу, этот подход может сработать», – пояснила она.

Мы обязательно поделимся новыми новостями об этом обнадеживающем новом подходе к блокированию болезней в наших клетках.

Источник: Государственный университет Огайо




#Клещевые #инфекции #невосприимчивые #большинству #антибиотиков #можно #заблокировать #помощью #специальных #нанотел

Source link