Студент, испытывающий трудности, помогает разрабатывать синтетические полимеры для борьбы с грибковыми инфекциями.

Ежегодно более 2 миллионов человек страдают от инвазивных грибковых инфекций, часто вызываемых видами Candida и связанных с высоким уровнем смертности. Разработка новых методов лечения продвигается очень медленно. Однако спрос растет, особенно по мере того, как устойчивость к лекарствам становится все более распространенной.

Междисциплинарная исследовательская группа под руководством доктора Саши Брунке из Института Лейбница по исследованию натуральных продуктов и инфекционной биологии — Института Ханса Кнёлля (Leibniz-HKI) в настоящее время исследовала механизм действия и терапевтический потенциал синтетических полимеров.

Эти длинноцепочечные химические соединения имитируют природные пептиды и подавляют рост микроорганизмов. Точный механизм действия ранее был неизвестен. Но теперь загадка раскрыта благодаря пандемии коронавируса.

От Австралии до Йены

Себастьян Шефер, аспирант и аспирант по химии, который работал над разработкой противогрибковых полимеров в химическом машиностроении в Университете Нового Южного Уэльса (UNSW), был в Германии, когда Австралия закрыла свои границы из-за пандемии, предотвращая от возвращения в UNSW.

Но биотехнолог воспользовался необходимостью и временно перенес свои исследования в Лейбниц-ХКИ в Йене, где добавил химическую грань в отдел механизмов микробной патогенности и обратил внимание на патогенные грибы.

Это привело не только к новым исследовательским подходам, но и к очень успешному сотрудничеству между исследователями натуральных продуктов и биологами-инфекционистами из Германии и Австралии.

Неожиданно сформированная команда разработала несколько синтетических полимеров из семейства полиакриламидов, которые показали высокую эффективность против Candida albicans, даже против резистентных штаммов. В частности, полимер под названием ЛГ в сочетании с препаратом каспофунгином оказался чрезвычайно эффективным против грибка и значительно улучшил выживаемость инфицированных личинок моли в ходе лабораторных испытаний.

В изучатьтеперь опубликовано в Природные коммуникациикоманда также впервые обнаружила точный механизм действия соединений.

«Синтетические полимеры атакуют грибковые клетки одновременно разными способами. Они также используют новые целевые структуры, что объясняет их эффективность. В этом они отличаются от классических противогрибковых средств, которые действуют только одним способом», — объясняет Рагхав Видж, один из авторов исследования вместе с Шефером.

Соединения вызывали стресс в грибковой клетке и ослабляли ее, предотвращая гликозилирование на поверхности клетки. В этом химическом процессе сахарные цепи связываются с белками, что важно для стабильности и функционирования клеток. Полимеры также повреждали стенки и мембраны грибковых клеток, вызывая их гибель. Кроме того, как показали тесты взаимодействия, полимеры помогли иммунным клеткам уничтожить грибковые клетки.

Надежда на устойчивые грибы

«Также примечательно, что ЛГ в сочетании с противогрибковыми средствами не привел к развитию резистентности у C. albicans в лаборатории. Это указывает на то, что эти комбинированные методы лечения не только более эффективны, но и более долговечны, чем предыдущие методы лечения, и, следовательно, могут привести к лучшему терапевтическому успеху», — объясняет Видж.

Еще одним преимуществом является то, что «производство синтетических полимеров относительно недорогое. Кроме того, они стабильны и пригодны для хранения по сравнению с обычными активными соединениями. Таким образом, в странах с низким уровнем дохода они могут внести значительный вклад в общественное здравоохранение», — резюмирует Брунке.

Но прежде чем добиться этого, все еще необходимы дополнительные исследования. «Пока полимеры тестировались только на моделях насекомых. Мы должны сначала детально изучить, переносят ли люди новую терапию», — подчеркивает Брунке.

Также остается оптимизировать структуру разрабатываемых полимеров. «Мы пока точно не знаем, какие молекулярные компоненты полимеров влияют на какие части гриба. Молекула-мишень, так сказать, все еще отсутствует», — объясняет Видж.

Также необходимо определить, оказывают ли полимеры вредное воздействие на человека или окружающую среду. Несмотря ни на что, результаты исследований уже движутся в правильном направлении и вселяют надежду на новые эффективные терапевтические возможности.