Ученые продемонстрировали, что модификация фермента, вырабатываемого бактерией, вызывающей сибирскую язву, может защитить мышей от инфицирования смертельной болезнью.
Их результаты, опубликованные в онлайновом издании Science Translational Medicine, предлагают потенциальную терапевтическую стратегию для лечения штаммов сибирской язвы с множественной лекарственной резистентностью и могут привести к новым методам лечения других бактериальных инфекций.
Bacillus anthracis, бактерия, вызывающая сибирскую язву, признана одной из самых значительных угроз биотерроризма, а также проблемой общественного здравоохранения во многих частях мира. Три основных компонента позволяют ей вызывать заболевания - летальный токсин, отечный токсин и капсула. В данном исследовании ученые разработали метод разрушения капсулы, окружающей бактерию, что позволяет ей быть уничтоженной лимфоцитами - тем самым снижая вирулентность.
По словам Артура М. Фридландера, старшего автора статьи, чиновники здравоохранения все больше обеспокоены штаммами сибирской язвы, устойчивыми к лечению известными антибиотиками. Он и его сотрудники из Медицинского научно-исследовательского института инфекционных болезней армии США (USAMRIID) совместно с исследователями из Военно-морских исследовательских лабораторий США изучали альтернативные подходы к лечению, которые не зависят от использования антибиотиков.
Один из перспективных способов - сделать бактерию более восприимчивой к врожденной иммунной системе - первой линии защиты человеческого организма от патогенного "захватчика". Врожденный иммунный ответ состоит из физических, химических и клеточных защитных механизмов, которые работают, чтобы немедленно предотвратить распространение чужеродных патогенов. Ферменты, известные как капсульные деполимеразы, которые естественным образом вырабатываются несколькими классами бактерий, стали потенциально новой линией антивирулентных агентов.
"Выявление фермента капсульной деполимеразы в бацилле сибирской язвы привело нас к попытке использовать этот фермент для удаления капсулы", - говорит Фридландер. "Когда это оказалось успешным, мы использовали технологию рекомбинантной ДНК и методы белковой инженерии для разработки и изменения конфигурации фермента".
Этот инжиниринг включал в себя изменение дизайна белка для повышения стабильности и упрощения производства фермента, а также пегилирование, которое улучшает фармакокинетику фермента - свойства, позволяющие ему всасываться и правильно распределяться в организме. Затем исследователи протестировали пегилированный фермент, названный PEG-CapD-CPS334C, чтобы убедиться, что он сохранил свою ферментативную активность.
В ходе исследования 10 из 10 мышей, зараженных спорами сибирской язвы из нетоксигенного инкапсулированного штамма, были полностью защищены после применения PEG-CapD-CPS334C, в то время как выжила только лишь 1 из 10 контрольных мышей. Аналогично, лечение мышей, инфицированных полностью вирулентным инкапсулированным штаммом, с помощью PEG-CapD-CPS334C защитило 8 из 10 животных, в то время как выжили только 2 из 10 контрольных животных.
"Эта стратегия делает B. anthracis восприимчивым к врожденным иммунным реакциям и не требует применения антибиотиков",
- заключили авторы. "Полученные результаты позволяют предположить, что катализируемое ферментами удаление капсулы может быть потенциальной терапевтической стратегией для лечения сибирской язвы с множественной лекарственной устойчивостью и других бактериальных инфекций".
Метод может позволить военнослужащим, заразившимся сибирской язвой естественным или иным путем, получить лечение в момент инфицирования или вскоре после него, сохраняя способность к ведению боевых действий в отдаленных районах, где современные методы диагностики и лечения могут быть недоступны.
