Новости

Ученые из Немецкого центра исследования рака изучали иммунный ответ человека после иммунизации возбудителем малярии Plasmodium falciparum.     Их целью было выяснить, против каких белковых компонентов направлены индуцированные этим способом Т-хелперы. Фолликулярные Т-хелперы (TFH) клетки играют решающую роль в развитии долгоживущих и высококачественных В-клеточных ответов после инфекции и вакцинации. Однако мало что известно о том, как антиген-специфические TFH-клетки клонируются в ответ на сложные патогены и чем руководствуются при нацеливании на различные эпитопы.   К удивлению исследователей, Т-хелперы реагировали исключительно на белковые компоненты вакцинного штамма и практически не проявляли перекрестную реактивность с естественными вариантами возбудителя. Это может объяснить, почему естественные инфекции, которым постоянно подвергаются люди в эндемичных районах, обеспечивают слабую защиту от новых заболеваний, вызванных другими штаммами, и почему эффект от вакцинации, доступной на сегодняшний день, длится в течение короткого времени.    Несмотря на впечатляющие успехи в борьбе с малярией, по данным ВОЗ, от этой тропической болезни ежегодно умирает более 600 000 человек во всем мире. Подавляющее большинство смертельных случаев малярии вызывается возбудителем Plasmodium falciparum. На сегодняшний день существует только одна одобренная вакцина и ее эффективность, и без того довольно низкая, держится недолго.    Существующая вакцина направлена против CSP, количественно доминирующего белка на поверхности "спорозоитов". Спорозоиты - это стадия возбудителя малярии, которая передается при укусе комара и попадает в кровь человека. "Чтобы улучшить вакцину, нам необходимо понять, какие защитные антитела индуцируются при иммунизации. Но производство таких антител в значительной степени зависит от помощи фолликулярных Т-хелперных клеток", - говорит соавтор работы Хедда Уордеманн. "Они обеспечивают превращение В-клеток в плазматические клетки, вырабатывающие антитела, и в В-клетки памяти".    Для детального изучения реакции Т-хелперных клеток против CSP ученые исследовали кровь добровольцев, зараженных ослабленными радиацией спорозоитами P. falciparum из вакцинного штамма. Добровольцы были европейского происхождения и ранее не контактировали с возбудителями малярии. Исследователи проанализировали индуцированные плазмодий-специфические фолликулярные Т-хелперы на уровне отдельных клеток. В частности, они сосредоточили свое внимание на том, какие последовательности CSP распознаются рецепторами Т-хелперов.    Анализ показал, что рецепторы Т-клеток в основном нацелены на аминокислоты с 311 по 333 CSP. Но другое наблюдение ошеломило исследователей: перекрестная реактивность между отдельными клонами Т-клеток практически отсутствовала. "Рецепторы высокоспецифично связывают только эпитопы CSP используемого вакцинного штамма. В некоторых случаях не переносились даже отклонения всего на одну аминокислотную составляющую", - объясняет Уордеманн.    Она отмечает, что в природной популяции P. falciparum полиморфизмы последовательности в этой области CSP встречаются с высокой частотой. "Наши данные позволяют предположить, что высокое разнообразие паразитов в эндемичных районах ограничит усиление вызванного вакциной ответа клеток TFH естественными инфекциями.  Специфичность клонов Т-клеток не позволяет постоянно повторяющимся естественным инфекциям действовать как естественный "бустер". Возможно, это объясняет, почему защитный эффект вакцины от малярии так быстро ослабевает", - отмечает Уордеманн.    Исследователи рекомендуют при дальнейшей разработке вакцины проверить, может ли индуцирование более широкого спектра Т-хелперных клеток обеспечить более длительную иммунную защиту. Полученные результаты могут послужить основой для дальнейшей разработки малярийных вакцин, способных вызывать мощный ответ Т-хелперов для широкого и длительного ответа антител.

Стафилококки - грамположительные, факультативные анаэробы, а некоторые виды стафилококков являются комменсальными бактериями у человека, в основном на коже.     Клинически стафилококки делятся на две группы: коагулазоположительные стафилококки и коагулазоотрицательные стафилококки (CoNS). Staphylococcus aureus обладает более высокой вирулентностью, чем CoNS, поскольку S. aureus вырабатывает различные факторы вирулентности, такие как экзотоксины, факторы уклонения от иммунитета, адгезины и экзоферменты. Staphylococcus aureus ассоциируется как с комменсальными, так и с клиническими инфекциями человека.     S. aureus может вызывать заболевания кожи и мягких тканей, плевропульмональные заболевания, инфекции кровотока, связанные с медицинскими устройствами, пищевые отравления и даже инфекционный эндокардит или остеомиели. Хотя они менее вирулентны, чем S. aureus, CoNS, включая Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus capitis, Staphylococcus lugdunensis, Staphylococcus hominis, Staphylococcus schleiferi, и Staphylococcus warneri также являются важными стафилококковыми патогенами и обычно ассоциированы с госпитальными инфекциями, такими как заболевания кожи и мягких тканей, сепсис, менингит, эндокардит и инфекции, опосредованные катетерами или имплантированными устройствами.    С момента внедрения метициллина в клиническую практику метициллин-резистентный S. aureus (MRSA) развился путем приобретения mecA-кодирующего PBP2' и распространился по всему миру. Первое сообщение о MRSA было опубликовано в 1961 году (Barber, 1961). В 1980-х и 1990-х годах по всему миру распространились внутрибольничные штаммы MRSA с множественной лекарственной устойчивостью. Позднее, в 1980-х годах, впервые появились сообщения о штаммах MRSA внебольничного происхождения, которые обычно вызывают инфекции кожи и мягких тканей у здоровых пациентов. В 2004 году был выделен штамм MRSA, связанный с животноводством, от семьи свиновода и его свиньи (Voss et al., 2005; Crespo-Piazuelo and Lawlor, 2021). Более широкое использование ванкомицина в качестве альтернативы метициллину для лечения инфекций MRSA привело к появлению ванкомицин-промежуточных (intermediate) штаммов S. aureus (VISA) и ванкомицин-резистентных штаммов S. aureus (VRSA).    Как и MRSA, метициллин-резистентный S. epidermidis (MRSE) также представляет серьезную угрозу, учитывая его высокую распространенность в некоторых регионах мира в 2000-х годах и его недавнее глобальное распространение. Кроме того, ген mecA был выявлен и у других CoNS, включая S. haemolyticus, S. hominis, S. capitis и S. warneri (Humphries et al., 2020). Кроме того, снижение восприимчивости к гликопептидам было отмечено у S. epidermidis и S. haemolyticus (Biavasco et al., 2000).    Постоянно увеличивающееся бремя глобального распространения бактерий с множественной лекарственной резистентностью существенно осложнило способность имеющихся антибиотиков лечить инфекции и побудило к открытию новых противомикробных соединений для преодоления дефицита терапевтических вариантов. Антимикробные пептиды (AMPs), производимые живыми организмами, такими как люди и бактерии, являются кандидатами на перспективные стратегии борьбы с этими супербактериями.     AMP обычно обладают широким спектром активности против бактерий, вирусов, грибов и паразитов, специфическим способом действия, низким риском развития резистентности, высокой стабильностью в широком диапазоне pH и температуры, низкой токсичностью для эукариотических клеток и иммуномодулирующим действием. Они проявляют антимикробную активность через взаимодействие с бактериальной мембраной, вызывая дисфункцию и разрушение мембраны, нарушение синтеза клеточной стенки, ДНК/РНК и белка.    Ввиду этого, AMPs представляют собой новую альтернативную терапию для борьбы с критическими патогенами в будущем. Однако клиническое применение AMPs вызывает ряд опасений, таких как токсичность, иммуногенность и гемолитическая активность. Как упоминалось выше, S. aureus и CoNS выработали устойчивость ко многим антимикробным препаратам, особенно к метициллину, и многие стафилококковые штаммы могут стать резистентными к гликопептидам в будущем. Поэтому разработка AMPs в качестве новых альтернативных антимикробных агентов против стафилококков имеет большое значение. Мы приводим обзор человеческих и бактериальных AMP, эффективных против стафилококковых патогенов, их структуры и способа действия, текущий этап исследований и их потенциал в качестве терапевтических агентов в клиническом лечении стафилококковых инфекций. Классификация человеческих AMPs   Существуют различные способы классификации AMP, например, на основе их сиквенсов, структуры или способа действия. По структуре AMP можно разделить на подклассы, включая α-спиральные, β-листовые и пептиды с удлиненной/случайной спиралью.     Первый подкласс, α-спиральные AMP, не имеет структуры в водной среде, но превращается в амфипатические α-спиральные структуры при контакте с биологическими мембранами (Takahashi et al., 2010). Их основная активность связана с разрушением бактериальных мембран и обладает широким антимикробным спектром, включая грамположительные и грамотрицательные бактерии, грибы и паразитов.    В отличие от α-спиральных пептидов, β-листовые AMP структурированы в водном растворе и не претерпевают конформационных изменений при взаимодействии с мембранами. Они также содержат остатки цистеина, образующие дисульфидные мостики, которые укрепляют их структуру и уменьшают деградацию протеазами (Lee et al., 2016). Эти AMP разрушают мембраны у широкого спектра организмов и стали потенциальными терапевтическими средствами в качестве антибактериальных, противовирусных, противогрибковых и противовоспалительных агентов.    Третий подкласс AMP, пептиды с удлиненной/случайной спиралью, не имеют вторичной структуры и содержат специфические аминокислоты, такие как гистидин (слюнные гистатины), пролин (пиррокорицин, дрозоцин и апидаецин, производимые насекомыми), триптофан и аргинин (бычий лактоферрин и человеческий лизоцим). Эти AMP проявляют свою антимикробную активность, включая бактерицидное, фунгицидное или антипаразитарное действие, вызывая разрушение мембраны или нарушая синтез нуклеиновых кислот, производство белка или синтез клеточной стенки путем взаимодействия с внутриклеточными мишенями (Nguyen et al., 2011; Lombardi et al., 2019). Классификация бактериальных AMPs   Бактериоцины - это рибосомно синтезируемые AMP, продуцируемые бактериями, которые классифицируются на основе организма-продуцента, ингибирующего спектра, размера молекулы, химической структуры, способа действия или плазмидной природы. В течение многих лет были предложены различные схемы классификации бактериоцинов. В данном обзоре мы используем обновленную классификацию Soltani et al. (2021). Бактериоцины из грамположительных и грамотрицательных бактерий были разделены на два класса, а именно класс I и класс II.    Бактериоцины класса I - это рибосомно синтезированные и посттрансляционно модифицированные пептиды (RiPPs) с молекулярной массой <5 кДа. Бактериоцины класса I далее подразделяются на основе их модификаций. Их можно разделить на лантибиотики, сактибиотики, линаридины, тиопептиды, гликоцины, циркулярные пептиды и ботромицины из грамположительных бактерий; нуклеотидные пептиды и сидерофорные пептиды из грамотрицательных бактерий; линейные азол(ин)е-содержащие пептиды (LAPs) и лассо-пептиды как из грамположительных, так и из грамотрицательных бактерий; и цианобактины, производимые цианобактериями.     Среди них лантибиотики широко изучаются для терапевтического применения (Soltani et al., 2021; Fernandes and Jobby, 2022). Лантибиотики обычно содержат 19-38 аминокислот, несущих необычные аминокислотные остатки, а именно лантионин, β-метиллантионин и дегидрированные аминокислоты. Лантионин и β-метиллантионин образуются в результате дегидратации серина и треонина с образованием ди-дегидроаланина и ди-дегидробутирина, соответственно, с последующим образованием тиоэфирных связей для стабилизации. Другие бактериоцины класса I имеют характерные модификации, такие как сактибиотики с серой в α-углеродной связи, гликоцины с глюкозилированным цистеином, тиопептиды с 6-членным азотсодержащим кольцом, боттромицины с метилированными аминокислотами и С-концевой декарбоксилированный тиазол.    Бактериоцины класса II состоят из немодифицированных пептидов, которые делятся на три подкласса: педиоциноподобные одиночные пептиды, немодифицированные одиночные пептиды и двухпептидные бактериоцины.    AMPs показывают отличные перспективы в качестве альтернативы традиционным антибиотикам благодаря своей активности широкого спектра, быстрому способу действия, низкому риску развития резистентности, противовоспалительным и иммуномодулирующим эффектам, синергизму с традиционными антибиотиками и клинической эффективности против некоторых бактерий с множественной лекарственной устойчивостью. Стоимость производства, цитотоксическое действие, снижение эффективности в организме (низкая стабильность, высокая восприимчивость к протеолизу, снижение активности в физиологических условиях) и развитие резистентности являются основными препятствиями, которые мешают клиническому использованию AMPs. Встраивание AMPs в искусственные материалы, разработка инновационных формул или систем доставки, а также сочетание с традиционными антибиотиками могут стать эффективными стратегиями для преодоления недостатков AMPs и содействия их разрешению на рынке в качестве новых препаратов на основе AMP.