Il corpo umano produce molti peptidi che aiutano il sistema immunitario a resistere agli attacchi di agenti patogeni. E, come si è scoperto, ci sono candidati per il ruolo di potenti farmaci antimicrobici tra loro.
Nel nuovo lavoro, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology, insieme a colleghi italiani, stavano cercando composti che potessero servire come base per una nuova generazione di antibiotici in grado di sconfiggere i superbatteri. Ricordiamo che molti farmaci esistenti stanno perdendo la loro forza: i microrganismi hanno già sviluppato resistenza alla maggior parte di essi.
Il lavoro precedente mostra che la ricerca di nuove armi vale la pena guardare alla natura. Sono stati trovati composti efficaci, ad esempio, nel latte dell'ornitorinco, nelle ghiandole dei serpenti a sonagli e nel tabacco.
Ma non solo gli organismi di animali e piante respingono gli attacchi di un numero enorme di batteri patogeni. Anche il corpo umano sta subendo continue incursioni di agenti patogeni, e non sorprende che questa "casa" abbia sviluppato un proprio sistema di difesa contro le minacce.
Gli specialisti si sono concentrati sul tratto gastrointestinale, poiché la sua composizione batterica è la più varia e numerosa. Il team ha cercato composti coinvolti nei meccanismi di difesa. Molto spesso, questo ruolo è assunto da enzimi digestivi e peptidi. Sebbene molti di questi non siano abbastanza potenti da essere usati come antibiotici, possono fornire indizi ai ricercatori e indicare quali "modifiche" sono necessarie per i nuovi farmaci.
“Questi peptidi sono davvero un ottimo modello per l'ingegneria. L'idea è di utilizzare la biologia sintetica e modificarli ulteriormente, per renderli più potenti , spiega uno dei principali autori del nuovo lavoro, Cesar de la Fuente-Nunez (Cesar de la Fuente-Nunez).
Insieme ai suoi colleghi, ha scoperto quasi duemila composti promettenti. Quindi sono stati testati utilizzando uno speciale algoritmo che rivela somiglianze con peptidi antimicrobici già noti.
“Questo è un metodo di data mining che rende facile trovare peptidi che non sono stati studiati in precedenza. Abbiamo modelli che sappiamo essere associati ai peptidi antimicrobici classici e il motore di ricerca trova campioni attraverso il database simili a quelli che uccidono i batteri , afferma il ricercatore.
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Il programma ha aiutato a selezionare 800 peptidi adatti e gli esperti stanno già scommettendo su uno di loro. Questo composto è chiamato pepsinogeno. Viene prodotto nello stomaco ed è coinvolto nella digestione del cibo.
Alcuni frammenti di questo peptide, che sono un sottoprodotto del processo di digestione, sono stati etichettati dall'algoritmo come "potenzialmente antimicrobici". La loro funzione non era stata studiata in precedenza, quindi gli esperti avevano una nuova direzione con cui lavorare.
Per verificare quanto potessero essere potenti questi frammenti di pepsinogeno indicati, i ricercatori hanno eseguito test di laboratorio in una capsula di Petri. Hanno utilizzato diversi agenti patogeni "diversi": Salmonella, E. coli e Pseudomonas aeruginosa.
Si è scoperto che il peptide distrugge efficacemente questi batteri non solo in un ambiente acido (come nello stomaco), ma anche a un livello di acidità neutro.
I test sui topi hanno anche dimostrato che i frammenti di pepsinogeno sono in grado di uccidere le infezioni della pelle causate da Pseudomonas aeruginosa.
Nella fase successiva del lavoro, gli scienziati dovranno capire il meccanismo d'azione del peptide e trovare un modo per renderlo ancora più potente. Inoltre, continueranno a controllare altre connessioni scelte dall'algoritmo.
Un articolo scientifico sui risultati del lavoro in corso è stato pubblicato su ACS Synthetic Biology.
Yulia Vorobyova
