Новая стратегия потребовала от исследователей разработать новый тип «молекулы боеголовки», способной избирательно поражать бактерии, преодолевать биологические условия, мешающие связыванию с патогенами, и избегать здоровых человеческих клеток, сказал доцент химии Бостонского колледжа Цзяньминь Гао, ведущий автор. отчета.
Команда BC нашла ответы на эти проблемы в ковалентной химии липидов, сказал Гао.
«В отличие от других усилий, направленных на взаимное притяжение между молекулами, мы используем совершенно другой механизм для нацеливания на бактериальные клетки», – сказал Гао. «В нашем методе используется ковалентная химия липидов – липиды реагируют с синтетическими молекулами с образованием новых химических структур, основанных на образовании новых ковалентных связей."
Патогенные бактерии, устойчивые к обычным антибиотикам, представляют собой все более серьезную угрозу для здоровья населения.
Исследователи в области медицинской химии, особенно те, кто стремится разработать новые антибиотики, постоянно ищут новые способы выявления и дифференциации бактериальных патогенов от клеток-хозяев в организме человека.
Гао сказал, что бактериальные клетки, как известно, демонстрируют другой набор липидов в своих мембранах.
Предыдущие исследования были сосредоточены на использовании положительно заряженных пептидов для воздействия на отрицательно заряженные липиды на поверхности бактериальных клеток. По словам Гао, этот подход имеет ограниченный успех, поскольку притяжение между атакующими молекулами и бактериями ослабляется из-за присутствия соли и других молекул.
Исследователи разработали новую, неестественную аминокислоту, которая служит подходящей молекулярной боеголовкой для поражения бактериальных патогенов. Гао и его группа отправили молекулу боеголовки вслед за бактериальными липидами, известными как аминпредставляющие липиды, в частности фосфатидилэтаноламин (PE) и лизилфосфатидилглицерин (Lys-PG), которые могут быть селективно дериватизированы с образованием иминоборонатов – процесса образования ковалентных связей, который позволяет селективное распознавание и маркировка бактериальных клеток.
Кроме того, поскольку аминпредставляющие липиды встречаются в дефиците на поверхности клеток млекопитающих, они могут искать и маркировать бактериальные клетки с высокой степенью селективности, сказал Гао. Кроме того, образование иминобороната может быть обращено вспять в физиологических условиях, что дает новому методу высокую степень контроля и позволяет молекулам боеголовки самокорректироваться, если будут достигнуты непреднамеренные цели.
Гао сказал, что большое количество видов бактерий представляют PE и Lys-PG на своих поверхностях, что делает стратегию ковалентного мечения применимой для многих приложений в диагностике бактериальных инфекций и проведении лечения антибиотиками.
«В краткосрочной перспективе мы надеемся, что эта работа вдохновит других людей рассмотреть возможность использования ковалентной химии для исследования биологических систем», – сказал Гао. «Заглядывая в будущее, мы рады изучить потенциал нашей химии для визуализации бактериальных инфекций. Мы также прилагаем все усилия, чтобы применить наши текущие результаты для облегчения адресной доставки сильнодействующих антибиотиков только к бактериальным клеткам."