Ученые нашли полезную особенность у рыбы скорпены

Путешественники вдоль изрезанных берегов Тихоокеанского Северо-Запада знают, что колючих корейских морских окуней следует обходить стороной. Разновидность скорпены, она может нанести ядовитый удар своими шипами. Но, согласно новому исследованию, рыба может не только наносить вред, но и исцелять. Белок, который он производит, может убивать устойчивые к лекарствам бактерии, говорят ученые, и однажды его можно будет использовать для лечения инфекций у людей с муковисцидозом. Открытие «закладывает основу» для разработки более совершенных инструментов для борьбы с устойчивостью к антибиотикам..

У людей с муковисцидозом образуется необычно густая и липкая слизь, которая закупоривает их легкие и дыхательные пути и делает их уязвимыми для хронических бактериальных инфекций. Эти пациенты часто нуждаются в постоянном лечении антибиотиками, которые со временем становятся менее эффективными, поскольку бактерии эволюционируют, чтобы противостоять лекарствам. Неизлечимые инфекции могут привести к сепсису, распространенному воспалению, недостаточности органов и, в конечном итоге, к смерти.

Наиболее известным патогеном является Pseudomonas aeruginosa, бактерия, которая процветает в организме пациентов с ослабленным иммунитетом и устойчива к широкому спектру антибиотиков. Люди естественным образом вырабатывают белок под названием BPI, который может уничтожать болезнетворные бактерии, в том числе P. aeruginosa. Но результирующая иммунная битва часто приводит к тому, что люди с муковисцидозом живут в состоянии постоянного воспаления. Большинство из них начинают вырабатывать антитела, которые нейтрализуют их собственный BPI, делая белок бесполезным в борьбе с инфекцией. Тем не менее, его эффективность против бактерий делает BPI «очень привлекательной молекулой» для клинических исследований, говорит Айовин.

Люди не одиноки в производстве BPI. Почти все эукариотические организмы производят его в той или иной форме для борьбы с распространенными в их среде инфекциями. «BPI — очень эволюционно успешный белок», — объясняет соавтор исследования Сигрид Бюлов, микробиолог из университетской больницы Регенсбурга. Она и ее коллеги задались вопросом: может ли другая версия белка быть более успешной в борьбе с P. aeruginosa, уклоняясь от человеческих антител?

Исследователи химически проанализировали BPI различных видов в поисках белковых последовательностей, которые могли бы эффективно распознавать, связываться и нейтрализовать бактерии. Они остановились на белках трех многообещающих кандидатов: обыкновенной мыши (Mus musculus), японской устрицы (Magallana gigas) и корейского морского морского окуня (Sebastes schlegelii).

Затем ученые проверили, как эти белки работают в двух сферах: убивают патогенные бактерии и избегают распознавания человеческими антителами. Из этих трех скорпена BPI оказалась лучшим вариантом. Он уничтожил полирезистентную P. aeruginosa, выделенную от пациентов с муковисцидозом, с впечатляющей скоростью, на выполнение которой ушло от 1 до 3 часов, сообщает команда в этом месяце в eLife.

Автор исследования Йонас Хольцингер, биолог из Регенсбурга, говорит, что подозревал, что белок может быть эффективным убийцей бактерий. В конце концов, P. aeruginosa в изобилии обитает в той части океана, где обитает корейский морской окунь, поэтому живущие там существа должны иметь оружие, чтобы отбиваться от него. Но его способность противостоять бактериям, которые не обращали внимания даже на самые мощные антибиотики, стала «приятным сюрпризом», говорит он.

Это многообещающее открытие, говорит Деннис Нурджади, эксперт по инфекционным заболеваниям в Университетской больнице Шлезвиг-Гольштейна, который не участвовал в исследовании. Но он предупреждает, что необходимы дополнительные исследования, прежде чем врачи смогут начать использовать BPI скорпены для лечения людей. Он отмечает, что у людей с муковисцидозом сложный микробиом легких, и трудно сказать, как скорпена BPI отреагирует на эту микробную среду.

Бюлов и Хольцингер планируют продолжить изучение того, как BPI скорпены связывается с бактериями, и разработать способы доставки белка непосредственно в места заражения. В конечном счете, говорят они, однажды его можно будет использовать для лечения не только людей с муковисцидозом, но и других, страдающих трудноизлечимыми бактериальными инфекциями.

Устойчивость к антибиотикам — это «ужасная битва, которую мы ведем и продолжаем вести», — говорит Айовин. По ее словам, угрожающая рыба-скорпион может, наконец, предоставить ученым оружие, необходимое им, чтобы одержать верх.