27 августа 2013

Новое вещество защищает от грибковой инфекции

Борясь с серьезными и подчас смертельными грибковыми инфекциями, группа исследователей из Политехнического института в Вустере (WPI) и Массачусетской медицинской школы (UMMS) обнаружили химическое соединение, которое не позволяет грибковым клеткам удерживаться на поверхностях, что, как правило, является первым этапом процесса инфицирования, используемого человеческим патогеном под названием Candida albicans (C. albicans).

Изучив 30 000 химических соединений в ходе серии тестов с живыми C. albicans, исследовательская группа обнаружила одну молекулу, которая не позволяла дрожжеподобным грибкам закрепляться на человеческих клетках или полистироле – распространенном виде пластика, используемом при производстве различного медицинского оборудования. Названная исследователями филастатином, эта молекула является теперь кандидатом на роль важного ингредиента нескольких находящихся в разработке противогрибковых препаратов, а также защитного материла для покрытия поверхностей медицинского оборудования, предотвращающего распространение грибковых инфекций.

Группа ученых под руководством ведущих исследователей Пола Кауфмана, доктора философии, профессора молекулярной медицины в UMMS, и Риты Рао, доктора философии, доцента биологии и биотехнологий в Политехническом институте в Вустере, рассказывает о своих открытиях в работе под названием «Химический скрининг идентифицировал филастатин – небольшую молекулу, ингибирующую прилипание, морфогенез и патогенез Candida albicans». Статья была опубликована в онлайн версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

Candida albicans – это наиболее распространенный грибковый патоген, который может заразить человека, а также одна из наиболее частых причин внутрибольничных инфекций.

Важно знать: Кандидоз на фоне других заболеваний

«После проведения наших проб мы пришли к выводу, что филастатин нетоксичен для человеческих клеток, но способен ослаблять прилипание этого грибкового патогена как к инертным поверхностям, так и к выращенным эпителиальным клеткам человека, что делает его уникальным», — говорят авторы исследования.

Инфекции, вызываемые C. albicans, каждый год приводят к развитию у миллионов людей по всему миру различных хронических заболеваний, таких как молочница и вагиниты, и избавиться от них при помощи тех нескольких противогрибковых препаратов, которые доступны в настоящее время, непросто. Хотя большинство грибковых инфекций не наносят серьезного вреда, если такая инфекция попадает в кровь, она может представлять смертельную опасность.

Госпитализированные пациенты с внутривенными катетерами входят в группу повышенного риска инфицирования, так как грибки могут размножаться на этих устройствах и проникать в организм. Подобным образом риску инфицирования подвергаются и пациенты с такими медицинскими устройствами как кардиостимуляторы или протезы коленных и бедренных суставов, если вместе с протезом в организм попадает грибок.

Повышенному риску серьезной грибковой инфекции подвержены и люди с ослабленной иммунной системой.

Из-за отсутствия эффективных препаратов против C. albicans и других патогенных грибков, уровень смертности от системных грибковых инфекций составляет 30-50%.

Как правило, инфицирование крови C. albicans или подобным патогеном, начинается с прилипания грибковых клеток к поверхности – к катетеру, например, или эпителиальным клеткам, выстилающим ротовую полость – и образования так называемой биопленки. Далее яйцеобразные дрожжеподобные клетки принимают инвазивную волокнистую форму, и выбрасывают остроконечные волокна, которые пронизывают и повреждают окружающие ткани. В ходе своего исследования ученые обнаружили, что филастатин ограничивает оба процесса: он в значительной степени предотвращает прилипание C. albicans к поверхностям, и сокращает образование нитей (филаментацию), благодаря чему он и получил свое название.

Далее, исследовательская группа протестировала воздействие филастатина на клетки C. albicans, которые свободно размножились в специальных резервуарах и уже прикрепились к полистироловым стенкам. Когда к культуре бактерий было добавлено соединение, оно сбило большинство уже прикрепившихся к полистиролу грибковых бактерий. После этого ученые протестировали ингибирующие эффекты филастатина на человеческих клетках легких, вагинальных клетках мышей и живых червях (C. elgans), зараженных грибками, чтобы проверить, сократится ли прилипание (адгезия) бактерий и процесс инфицирования. Во всех случаях новая маленькая молекула произвела значительный защитный эффект, не проявляя признаков токсичности по отношению к тканям хозяина.

В настоящее время исследователи сосредоточены на выяснении точных молекулярных механизмов, которые филастатин использует для предотвращения адгезии и филаментации. «Нам необходимо найти мишень этой молекулы», — говорит Рао. «У нас есть несколько хороших идей, и тот факт, что мы не наблюдали токсичности по отношению к клеткам хозяина, очень воодушевляет. Однако работы предстоит еще много».

Как в WPI, так и в UMMS проводятся дополнительные исследования филастатина. «Молекула поражает разнообразные клинически значимые виды, и мы следуем идее о том, что это обеспечивает тщательное изучение того, что делает эти организмы такими эффективными патогенами» — говорит доктор Кауфман. «В этот период бюджетного тупика в Вашингтоне, возможность получения нами финансирования от Центра клинических и трансляционных исследований при UMMS для поддержки этой работы сыграла решающую роль, позволив нам следовать нашим идеям касательно новых подходов к борьбе с этим важным классом внутрибольничных инфекций».

Спонсирование проекта также осуществлялось за счет грантов, выделенных WPI и UMMS в рамках пилотной программы, цель которой – развитие сотрудничества между исследователями университетов для проведения первых этапов трансляционного исследования. «Совместные исследовательские программы, такие как пилотная программа, осуществляемая нашими учреждениями, являются центральными в работе WPI в области медико-биологических наук», — говорит Майкл Мэннинг, доктор философии, временный заместитель проректора по исследовательской работе WPI. «Как отлично показывает сотрудничество между профессорами Роа и Кауфманом, благодаря совместной работе оба учреждения могут более выгодно использовать свои знания для достижения наибольшего прогресса в области научных открытий и общественного здравоохранения».

Теренс Р.Флот, доктор медицины, заместитель ректора UMMS, проректор по учебной работе и декан Массачусетской медицинской школы, согласен с этим мнением. «Сотрудники Массачусетской медицинской школы и WPI обладают научными знаниями и практическим опытом в областях знания, которые дополняют друг друга», — говорит он. «Создание такого типа междисциплинарной исследовательской группы, включающей сотрудников двух университетов, позволяет нам работать синергетически и решать важные проблемы, касающиеся улучшения здоровья людей».

Источник: sciencedaily.com

Далее по теме: