Системата за самоунищожение при туберкулозни бактерии може да доведе до „перфектно лекарство“
Ново изследване изследва структурата на естествен саморазрушителен механизъм, съдържащ се в бактерията, причиняваща туберкулоза при хората. Използването на този механизъм, използвайки тези нови открития, скоро може да доведе до по-добро лечение.
Учените се приближават до „перфектното лекарство за туберкулоза“, след като увеличиха бактерията, която го причинява.В САЩ повече от 9 000 случая на туберкулоза (ТБ) са възникнали през 2017 г.
Въпреки че САЩ имат един от най-ниските нива на туберкулоза в световен мащаб, болестта остава една от 10-те водещи причини за смърт по целия свят.
Всъщност Световната здравна организация (СЗО) изчислява, че приблизително 10 милиона души са имали туберкулоза през 2017 г. и че 1,6 милиона души са починали в резултат на това.
В опит да създаде по-ефективни лекарства срещу туберкулоза, международен екип от изследователи се зае да изследва токсин-антитоксинната система, която туберкулозната бактерия съдържа естествено.
Учените - ръководени от Анабел Парет от Европейската лаборатория за молекулярна биология в Хамбург, Германия - обясняват своите усилия и детайлизират своите открития в списанието Молекулярна клетка.
Изучаване на системата „токсин-антитоксин“
Както Parret и нейният екип обясняват в своя доклад, бактериалните клетки често имат система токсин-антитоксин, която играе важна роля за това как бактериите реагират и се адаптират към стресовите условия. Такива състояния включват глад или лечение с антибиотици.
Системата включва токсичен протеин и „токсин-неутрализиращ„ антидот “или антитоксин.“ При нормални условия антитоксинът блокира активността на токсина. Въпреки това, при стресови обстоятелства - например при антибиотично лечение - антитоксинът бързо се разгражда и токсинът се активира.
Геномът на Mycobacterium tuberculosis има около 80 групи гени. От тях три гена кодират антитоксини, които са от съществено значение за живота и доброто функциониране на бактерията.
И така, Parret и колеги увеличиха токсините, които биха допълнили тези три гена, кодиращи антитоксини, с надеждата, че могат да ги „експлоатират“ „за разработването на нови анти-туберкулозни терапии“.
По-конкретно, изследователите се позоваха на предишни проучвания и избраха да се съсредоточат само върху една от тези три токсин-антитоксинни системи.
Те избраха тази конкретна система, тъй като тук ефектът на токсина е много по-силен, отколкото в други системи: Ако „антидотът” не присъства, токсинът просто убива бактерията TB.
И така, учените са изследвали структурата на тази система. Както Parret обяснява, „Нашата цел беше да видим структурата на системата [токсин-антитоксин], за да можем да се опитаме да я разберем и дори да манипулираме.“
Към „перфектното лекарство за туберкулоза“
Учените установиха, че структурата на тази система изглежда много подобна на токсините от холера и дифтерия. „Прилича на диамант и е много стабилен“, казва съавторът на изследването Матиас Уилманс.
Използвайки миши модел на туберкулозна инфекция и антибиотично лечение, те изучават поведението на токсин-антитоксинната система.
Те разкриха, че когато токсинът се отдели от антидота си, той става активен и започва да „изяжда“ молекулите NAD +, които са клетъчни метаболити, необходими за живота на клетката.
В крайна сметка прогресивното разграждане на молекулите убива всички бактериални клетки, една по една. Изследователите се надяват да използват този естествен механизъм за самоунищожение, за да създадат нови, по-ефективни противотуберкулозни лекарства.
Всъщност, обяснява Парет, „нашите сътрудници в Тулуза вече успяха да удължат живота на мишките, заразени с туберкулоза, като активираха токсина по контролиран начин.“
„Ако открием молекули, които могат да нарушат системата [токсин-антитоксин] - и по този начин да предизвикат клетъчна смърт - при пациенти с туберкулоза, това би било идеалното лекарство [...]. Ако успеем, това може да е нов подход за лечение на туберкулоза и други инфекциозни заболявания. "
Анабел Парет