ננו-פיברילים פפטידיים בעלי הרכבה עצמית נוצרו כדי להילחם בזיהומים חיידקיים תוך-תאיים

חוקרים פיתחו סוג חדש של ננו-פיברילים פפטידיים בעלי הרכבה עצמית, בעלי תכונות ייחודיות המאפשרות להם להשמיד ביעילות חיידקים פתוגניים תוך תאיים. תוצאות המחקר החשוב הזה מתפרסמות בכתב העת Science Advances.

מהי מהותה של הגישה החדשה?

חיידקים תוך-תאיים מהווים אתגר רפואי רציני משום שהם מסתתרים ממערכת החיסון ולעתים קרובות עמידים לאנטיביוטיקה מסורתית. כדי להתגבר על אתגרים אלה, קבוצת מדענים בראשות ד"ר וו. יו פיתחה מולקולות פפטיד המסוגלות להרכיב את עצמן לננו-פיברילים יציבים ובעלות פעילות אנטי-מיקרוביאלית בולטת.

הפפטידים עוצבו בקפידה עם איזון ספציפי של שיירי חומצות אמינו הידרופוביות והידרופיליות. תכנון זה הוא המאפשר להם ליצור באופן ספונטני מבנים סיביים הנקראים ננו-פיברילים. מבנים אלה יציבים בסביבות ביולוגיות ועמידים בפני פירוק אנזימטי, מה שמגדיל משמעותית את הפוטנציאל הטיפולי שלהם.

מנגנון הפעולה של ננו-פיברילים

החוקרים הדגימו כי ננו-פיברילים המתאספים מעצמם:

1. הם חודרים ביעילות לתאים נגועים, עוקפים מחסומים תאיים, הודות לשילוב אופטימלי של חומצות אמינו טעונות והידרופוביות.
2. הם מגיעים לחלל התוך-תאי שבו נמצאים פתוגנים חיידקיים, כולל זנים עמידים.
3. הם משבשים את שלמות קרומי החיידקים, מה שמוביל למותם המהיר.

מאפיין חשוב של הננו-פיברילים החדשים הוא שיש להם פעילות בולטת בתוך תאים נגועים, בעוד שאנטיביוטיקה קונבנציונלית מתקשה להגיע לחיידקים כאלה והם פחות יעילים.

פרטי המחקר והתוצאות

הניסויים נערכו על תרביות תאים נגועות בפתוגנים חיידקיים תוך תאיים (למשל, ליסטריה מונוציטוגנים). הבדיקות גילו:

• יעילות אנטי-מיקרוביאלית גבוהה של פפטידים חדשים כנגד פתוגנים תוך תאיים.
• רעילות מינימלית לתאי מארח, המדגימה את בטיחותם לשימוש פוטנציאלי.
• עמידות לפירוק על ידי אנזימי גוף, המאפשרת שימוש בננו-פיברילים בצורה של תרופות טיפוליות בעלות השפעה ממושכת.

מחקרים נוספים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים אישרו את היווצרותם של ננו-פיברילים, וניתוחים ביוכימיים הראו כי מבנים אלה יציבים ובעלי מאפיינים פיזיקוכימיים יציבים.

המשמעות המעשית של התגלית

הננו-פיברילים שפותחו מייצגים אלטרנטיבה מבטיחה לאנטיביוטיקה מסורתית, במיוחד במאבק נגד זיהומים שקשה לטפל בהם. ניתן להשתמש בהם:

• לטיפול בזיהומים תוך תאיים, כולל זנים עמידים של חיידקים שנגדם אנטיביוטיקה רבות אינה יעילה.
• כבסיס להחדרת תרופות אחרות לתאים, בשל יכולתן לחדור לקרומי התא.
• כחלק מטיפול מורכב במחלות זיהומיות קשות כגון שחפת, ברוצלוזיס, סלמונלוזיס ומחלות אחרות הנגרמות על ידי פתוגנים תוך תאיים.

ניתן להתאים גישה זו גם ליצירת חומרים וציפויים חדשים בעלי תכונות אנטי-מיקרוביאליות למניעת זיהומים הנרכשים בבתי חולים.

תוכניות ותחזיות לעתיד

בעתיד, החוקרים מתכננים להמשיך בניסויים במודלים של בעלי חיים כדי לאשר את יעילותם ובטיחותם של הננו-פיברילים באורגניזמים חיים. בנוסף, מתבצעת עבודה על אופטימיזציה של מבנה הפפטידים לפעולה יעילה אף יותר כנגד זנים שונים של חיידקים תוך תאיים.

לפיכך, יצירתם של ננו-פיברילים פפטידיים בעלי הרכבה עצמית פותחת כיוון חדש לחלוטין בפיתוח אנטיביוטיקה וחומרים ביו-רפואיים. הגישה המבוססת על הרכבה עצמית מבוקרת של פפטידים מדגימה פוטנציאל משמעותי לרפואת העתיד, במיוחד לאור צמיחת העמידות לאנטיביוטיקה ואתגרים חדשים של מחלות זיהומיות.