Биолог Алексей Васильченко о врожденном иммунитете, альтернативе классическим антибиотикам и субингибиторном эффекте антимикробных пептидов

Пептиды широкого и узкого спектра действия
Антимикробные пептиды животных обладают широким спектром действия: пептиды в кожном секрете шпорцевой лягушки действуют практически на все виды бактерий — и на грамположительные, и на грамотрицательные.
Грамположительные и грамотрицательные бактерии различаются строением клеточной стенки: благодаря более мощной и непроницаемой клеточной стенке грамотрицательные бактерии более устойчивы, чем грамположительные. Например, антибиотик пенициллин замедляет рост клеточной стенки и на грамположительные бактерии действует лучше, чем на грамотрицательные. Кроме того, есть клетки, у которых нет наружной мембраны, а есть клетки, у которых есть наружная мембрана, действующая как дополнительный барьер против пептидов — антимикробные пептиды широкого спектра действуют на все эти типы клеток.
Бактериоцины — это антимикробные пептиды, продуцируемые бактериями. От пептидов, которые продуцирует лягушка, их отличает то, что пептиды бактерий действуют только на представителей своего рода: пептиды, продуцируемые энтерококком, будут уничтожать только энтерококки.
При проведении терапии стоит действовать избирательно на определенную группу бактерий, чтобы у человека не погибла вся микрофлора. Для этого можно создавать комбинированные препараты на основе пептидов узкого и широкого спектра действия.
Получение пептидов
Антимикробные пептиды получают путем химического синтеза, но существуют ограничения, связанные с длиной пептида: синтезировать пептид больше чем 30 аминокислотных остатков довольно сложно. Химически синтезированные пептиды невозможно уложить в пространстве в необходимую структуру. Пептиды, синтезируемые живым организмом, имеют определенную кладку, которая играет роль в антимикробных свойствах, и синтезированная молекула будет уступать природному аналогу.
Можно заниматься драг-дизайном и заменять в молекуле одну аминокислоту на другую. При этом меняются физико-химические свойства пептида: ученые добиваются большей антимикробности — требуется меньше вещества, чтобы убить клетки, — и меньшей цитотоксичности — пептид убивает только клетки бактерий и не взаимодействует с эритроцитами. Можно добиться большей устойчивости к действию протеолитических ферментов организма, разрушающих пептиды, благодаря чему можно будет применять пероральное введение пептидов, не боясь их разрушения в желудочно-кишечном тракте. С помощью методов химии можно играть с природными молекулами и улучшать их свойства. В этом подходе тоже есть свои плюсы: мы не можем синтезировать ту молекулу, которую бы нам хотелось, но зато можем модифицировать ее и изменять свойства.
Если знать последовательность аминокислот, можно сконструировать плазмиду: перевести последовательность нуклеотидов в мини-ген и встроить его, например, в кишечную палочку, и кишечная палочка как реактор будет синтезировать пептиды. Это генно-инженерный способ получения веществ — так получают инсулин и много других природных лекарств.