¿Qué péptidos antimicrobianos están a punto de entrar en aplicación clínica? ¿Cuál es el ámbito de aplicación (indicaciones)? ¿Cómo se produce (método más detallado)?
Los péptidos antimicrobianos son un tipo de polipéptidos codificados por genes específicos de células biológicas y producidos bajo la inducción de condiciones externas específicas. Tienen un peso molecular pequeño, bueno. Estabilidad térmica, amplio rango de esterilización y mecanismo de acción único. Además, los péptidos antimicrobianos tienen efectos letales obvios sobre hongos, virus y protozoos. También pueden promover la cicatrización de heridas (pueden acelerar la división y proliferación de las células en la herida) y pueden atacar las células tumorales sin afectar las células normales. Aún más sorprendente es que estos efectos no aumentan la resistencia de las bacterias patógenas con el uso de péptidos antimicrobianos como los antibióticos. Dado que el efecto antibacteriano de los antibióticos generalmente actúa sobre receptores o enzimas especiales, las bacterias son propensas a volverse resistentes a los antibióticos a través de mutaciones. Los péptidos antimicrobianos generalmente no tienen receptores especiales cuando los péptidos antibacterianos generalmente logran efectos antibacterianos de amplio espectro a través de efectos físicos. por lo tanto, es menos probable que el uso de péptidos antimicrobianos produzca bacterias resistentes a los medicamentos y resistencia cruzada, y cuando las bacterias patógenas infectan, el tratamiento con antibióticos en realidad es perjudicial para el cuerpo, porque puede estimular la liberación de endotoxinas, lo que a veces causa shock séptico, pero también es menos probable que produzca resistencia cruzada. Este no es el caso cuando se utilizan péptidos antimicrobianos, que también pueden inhibir la producción de citoquinas dañinas inducida por productos bacterianos.
Hasta ahora se han logrado grandes logros en la investigación básica, la posterior clonación artificial y las aplicaciones clínicas de péptidos antimicrobianos. El autor presenta principalmente algunas propiedades y funciones básicas y únicas de los péptidos antimicrobianos a continuación.
1. Clasificación de los péptidos antimicrobianos
En la actualidad, la clasificación de los péptidos antimicrobianos es relativamente complicada y no existe un estándar unificado. Este artículo proporciona una descripción general de varios métodos de clasificación que actualmente son generalmente reconocidos por todos.
(1) Según los efectos de los péptidos antimicrobianos sobre diferentes patógenos
Según los diferentes efectos de los péptidos antimicrobianos sobre bacterias, hongos y células tumorales, los péptidos antimicrobianos se pueden dividir en antibacterianos péptidos y péptidos antifúngicos, péptidos antitumorales, péptidos antibacterianos que son a la vez antifúngicos y antibacterianos, y péptidos antibacterianos que son a la vez antitumorales y antibacterianos.
(B) Según la estructura de los péptidos antimicrobianos
Según la estructura, los péptidos antimicrobianos se pueden dividir en péptidos antimicrobianos anfóteros de hélice α, péptidos antimicrobianos que contienen -S-S y Péptidos antimicrobianos ricos en pro y péptidos antimicrobianos ricos en Gly.
(3) Según la fuente de los péptidos antimicrobianos
Los péptidos antimicrobianos se pueden dividir en péptidos antimicrobianos de mamíferos, péptidos antimicrobianos de insectos, péptidos antimicrobianos de plantas, péptidos antimicrobianos bacterianos, péptidos antimicrobianos virales, etc.
En segundo lugar, la actividad biológica
Los péptidos antimicrobianos son moléculas inmunes no específicas y miembros importantes del sistema de defensa inmune humoral. Desempeñan un papel importante en la resistencia a la patogénesis de los efectos de patógenos extraños. . Según estudios recientes, los péptidos antimicrobianos tienen una amplia actividad bactericida contra células cancerosas, virus, bacterias, hongos y protozoos. Al mismo tiempo, los péptidos antimicrobianos también son muy eficaces. Nordeen Ro et al. estudiaron la actividad antibacteriana de los péptidos antimicrobianos anti-SB37 contra 9 bacterias patógenas de plantas. La concentración letal de estas bacterias fue de entre 0,1 y 4,5 mol/L. También puede ser la alta eficacia de los péptidos antimicrobianos lo que los convierte en antibacterianos. péptidos más eficaces. El efecto antibacteriano es inespecífico.
Tercero, mecanismo antibacteriano
En la actualidad, todavía hay opiniones diferentes sobre el mecanismo antibacteriano de los péptidos antimicrobianos en el país y en el extranjero, pero en general se cree que los péptidos antimicrobianos actúan directamente sobre el estructura de la membrana plasmática de las células tumorales o bacterias, lo que provoca la fuga de una gran cantidad de sustancias solubles en agua en las células, lo que provoca la muerte de las células tumorales y las bacterias. Este mecanismo también ha sido confirmado en estudios recientes. Las características estructurales de las moléculas antibacterianas son la base de la medicina tradicional china para garantizar que este mecanismo funcione. El mecanismo de este ataque a la membrana es que las cargas positivas de la hélice α anfipática de la membrana plasmática bacteriana se combinan con las cargas negativas de las moléculas de fosfolípidos y se agregan a la membrana plasmática, y luego el segmento hidrofóbico C (grupo amida) α de la molécula de péptido antimicrobiano: la hélice se inserta en el centro de la membrana celular bacteriana hidrófoba, lo que hace que los péptidos antimicrobianos se acumulen en la superficie de la membrana plasmática, formando una estructura de "barril de celosía" o una estructura de "manta", alterando así la disposición original de proteínas y lípidos en la membrana plasmática. La estructura de "barril de rejilla" es un canal iónico formado por múltiples moléculas de péptidos antimicrobianos, lo que conduce a la salida de cationes. Finalmente, las bacterias pierden protección y no pueden mantener la presión osmótica normal y mueren.
Esta estructura contiene más hélices alfa.
Sin embargo, la estructura "manta" causa daño a la membrana a través de la afinidad de sus residuos de aminoácidos hidrófobos con la membrana celular, y la mayoría de las moléculas de péptidos antimicrobianos que actúan de esta manera contienen estructuras de lámina β. Aunque este mecanismo siempre se ha considerado el mecanismo más básico de esterilización de péptidos antimicrobianos, en 2000, Fridrch estudió el mecanismo de perforación y el poder bactericida de la membrana celular y descubrió que después de matar el 90% o más de las bacterias, la formación de poros de la membrana celular Todavía quedaba No del todo. En base a esto, creen que el aumento de la permeabilidad de la membrana celular no es el único mecanismo de acción de los péptidos antimicrobianos. Con la profundización de las investigaciones se han descubierto otros modos de acción de los péptidos antimicrobianos con efectos antibacterianos.
Cuarto, la investigación en ingeniería genética
El rendimiento natural de los péptidos antimicrobianos es bajo, los pasos para la síntesis o extracción del cuerpo son complicados, el rendimiento es bajo y el precio es bastante alto. caro. Es de gran importancia utilizar tecnología de ingeniería genética para producir péptidos antimicrobianos. Los péptidos antimicrobianos obtenidos de esta forma se diferencian de los naturales, pero tienen una actividad antibacteriana similar. En la actualidad, los principales métodos utilizados en este campo son los siguientes:
Primero, utilizando tecnología de visualización diferencial para estudiar la expresión diferencial de genes inducidos y no inducidos, se pueden obtener algunos genes nuevos relacionados con péptidos antimicrobianos. es un método relativamente nuevo para la investigación del aislamiento y la expresión de genes. Kim et al. utilizaron tecnología de visualización diferencial para aislar un nuevo péptido antibacteriano, la enbocina. Infectaron larvas con E. coli, construyeron una biblioteca de cD-NA, la marcaron con α-32pATP y seleccionaron clones de ADN diferenciales entre gusanos de seda infectados y no infectados. Utilice el reactivo λDASH para detectar clones positivos en la biblioteca de genes, digerirlos y secuenciarlos, y obtener la secuencia del gen de la enbomicina. Sobre esta base, se diseñaron cebadores para amplificar el ARNr de células de insecto mediante RT-PCR y luego los fragmentos amplificados se introdujeron en vectores de clonación y vectores de expresión. Finalmente, la expresión de embomicina fue confirmada y detectada mediante Northern biot y urea-SDS-PAGE. En mi país, Liu y Qu Xianming también obtuvieron con éxito un fragmento de 241 pb mediante este método, que puede desempeñar un papel importante en la respuesta inmune de los insectos. En segundo lugar, se adopta un método de expresión de fusión. Este método consiste en conectar el gen del péptido antimicrobiano a otro gen, construir un gen de fusión isomórficamente y clonarlo en un vector de expresión. Finalmente, la proteína expresada por el gen del péptido antimicrobiano se obtiene mediante inducción y escisión.
Perspectivas de aplicación del verbo (abreviatura de verbo)
Con la profundización de la investigación sobre los péptidos antimicrobianos, cada vez más personas prestan atención a sus efectos antibacterianos únicos. En particular, no desarrolla resistencia como los antibióticos y es muy eficaz, lo que hace que los péptidos antimicrobianos sean muy populares cuando desarrollar un nuevo antibiótico es extremadamente difícil. Por supuesto, dado que los péptidos antimicrobianos existen en casi todos los organismos, sus aplicaciones no se limitan a un solo campo. La siguiente es una descripción general de las aplicaciones de los péptidos antimicrobianos en diversos campos.
1. Campo farmacéutico
En vista de las propiedades de ingeniería únicas de los péptidos antimicrobianos en aspectos antitumorales, antiinfecciones locales, antiparasitarios y muchos otros aspectos, se está investigando el uso de antimicrobianos. péptidos para producir nuevos fármacos antibacterianos no es solo antibacteriano, sino que también incluye otros aspectos. Por ejemplo, la nisina, el MSI-78 de Magenin y el IB-367 de protegin se utilizan para tratar infecciones locales y ahora han entrado en la etapa de ensayo clínico. Los péptidos antimicrobianos pueden inhibir y matar Staphylococcus aureus resistente a la bencilpenicilina, los enterococos resistentes a la vancomicina y Pseudomonas aeruginosa pueden resistir las infecciones por hongos por Aspergillus. Además, la nisina se puede utilizar para combatir las úlceras gástricas causadas por Helicobacter pylori en condiciones de pH bajo y también se puede utilizar para inhibir el crecimiento de múltiples bacterias resistentes a los medicamentos.
2. Cría de animales
Diversas enfermedades virales como la diarrea de los lechones, la mastitis de los lácteos, la peste porcina y la enfermedad de Newcastle siempre han sido enfermedades difíciles y no favorecen el desarrollo de la ganadería. . Hemos aprendido de proyectos exitosos de ingeniería genética de péptidos antimicrobianos, como camarones genéticamente modificados, papas genéticamente modificadas, arroz genéticamente modificado, etc. , se pueden transferir genes peptídicos antimicrobianos específicos a células específicas de ganado y aves de corral para su expresión, produciendo así nuevas variedades resistentes a enfermedades. Fa et al. utilizaron péptidos antimicrobianos de gusanos de seda para alimentar a lechones destetados. Los resultados muestran que los péptidos antimicrobianos del gusano de seda pueden aliviar hasta cierto punto la diarrea en lechones destetados.
Otro estudio demuestra que el uso de aditivos antibióticos daña gravemente el equilibrio de los microorganismos intestinales y permanece fácilmente en los animales, afectando gravemente a la calidad de los productos ganaderos y a la salud humana. Los aditivos alimentarios respetuosos con el medio ambiente de péptidos antimicrobianos producidos mediante ingeniería genética, o productos animales sin antibióticos que regulan la expresión de genes de péptidos antimicrobianos a través de factores de edad, han resuelto bien los problemas anteriores. Esta es también la aplicación más directa de los péptidos antimicrobianos en la cría de animales.
3. Agricultura
La aplicación de péptidos antimicrobianos en la agricultura tiene principalmente dos vertientes: una es sustituir o sustituir parcialmente los antibióticos utilizados actualmente para la alimentación de los animales y reducir el uso de antibióticos en alimentación animal.El segundo es introducir genes peptídicos antimicrobianos de amplio espectro en las plantas a través de tecnología transgénica para aumentar la resistencia de animales y plantas a diversos patógenos. En la actualidad, la mayoría de estos estudios se llevan a cabo en plantas y se han logrado grandes logros.
Resumen de verbos intransitivos
De los aspectos anteriores de los péptidos antimicrobianos, especialmente en medicina, se puede ver que los péptidos antimicrobianos tienen amplias perspectivas de desarrollo y potencial como una nueva clase de fármacos. , pero aún quedan muchas dificultades que superar para hacer realidad este deseo. En primer lugar, dado que el contenido de péptidos antimicrobianos naturales es generalmente muy pequeño, es difícil extraer y conservar los péptidos antimicrobianos. Aunque los péptidos antimicrobianos se pueden obtener mediante síntesis química e ingeniería genética, el costo de los medicamentos inevitablemente aumentará. Por lo tanto, cómo mejorar la eficiencia de producción de péptidos antimicrobianos y reducir los costos de producción es un problema que debe resolverse en la aplicación de péptidos antimicrobianos, seguido por la cuestión de los vectores de expresión en la producción de ingeniería genética. Dado que la mayoría de los péptidos antimicrobianos son perjudiciales para los vectores de expresión, los péptidos antimicrobianos sólo pueden expresarse en forma de proteínas de fusión, lo que sin duda aumenta la dificultad del trabajo posterior. En tercer lugar, la estabilidad y la respuesta inmune de los péptidos antimicrobianos. Dado que actualmente existen pocos estudios sobre la farmacocinética y farmacodinamia de los péptidos antimicrobianos, la mayoría de los ensayos solo son adecuados para tratamientos tópicos. Para que los péptidos antimicrobianos se utilicen realmente en aplicaciones clínicas, se deben resolver cuestiones como su toxicidad, estabilidad, inmunogenicidad, métodos de aplicación y preparaciones farmacéuticas. Finalmente, en comparación con los antibióticos tradicionales, la actividad antibacteriana de algunos péptidos antimicrobianos no es ideal, lo que requiere la modificación y el diseño intencionados de los péptidos antimicrobianos en función de la relación entre su actividad y estructura. Además, el mecanismo de acción de los péptidos antimicrobianos requiere más investigación y exploración para utilizar y transformar mejor los péptidos antimicrobianos y ponerlos a disposición para uso clínico lo antes posible.